KR102166821B1 - 백색 폴리에스터 필름 및 그 제조 방법, 태양 전지용 백 시트와 태양 전지 모듈 - Google Patents

백색 폴리에스터 필름 및 그 제조 방법, 태양 전지용 백 시트와 태양 전지 모듈 Download PDF

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Abstract

폴리에스터와, 평균 1차 입자경이 0.20~0.40μm인 백색 입자를 포함하고, 필름 전체 질량에 대한 백색 입자의 함유량이 1.0~5.0질량%이며, 필름 내에 분산된 백색 입자의 1차 입자 및 응집 입자의 총 개수 중, 필름의 단면에 있어서 필름의 면방향과 평행한 방향의 입자경이 0.40~0.80μm인 응집 입자의 비율이 10~20개수%이고, 말단 카복실기 농도가 6~30당량/톤인, 백색 폴리에스터 필름 및 그 제조 방법, 태양 전지용 백 시트와 태양 전지 모듈.

Description

백색 폴리에스터 필름 및 그 제조 방법, 태양 전지용 백 시트와 태양 전지 모듈
본 발명은, 백색 폴리에스터 필름 및 그 제조 방법, 태양 전지용 백 시트와 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
최근, 차세대의 지속 가능한 에너지원으로서 태양 전지가 주목을 받고 있다.
태양 전지 모듈은, 태양 전지 소자와, 태양 전지 소자를 포위(밀봉)하는 밀봉재와, 태양 전지 소자의 수광면측에 배치되어 있는 투명한 프론트 기판과, 수광면측과는 반대측(이면측)을 보호하는 태양 전지용 이면 보호 시트("태양 전지용 백 시트" 또는 "백 시트"라고도 불림) 등의 부재로 구성되어 있다.
태양 전지 모듈은, 옥외에서 장기에 걸쳐 사용되는 점에서, 이들의 구성 부재에는 내후성 즉 자연 환경에 대한 내구성이 요구된다.
또, 태양 전지의 보급을 위해서는, 발전 효율의 향상이 중요하다. 태양 전지 모듈의 발전 효율을 향상시키는 방법으로서, 태양 전지 소자 자체의 광전변환 효율을 향상시키는 것 외에, 태양 전지용 백 시트에 있어서 발전에 기여하는 가시광 영역의 파장의 광선을 반사시켜, 태양 전지 소자에 입사하는 광선을 증가시키는 수법, 근적외 영역 파장의 광선을 반사시켜, 태양 전지의 축열을 방지하는 수법 등을 들 수 있다.
한편, 태양 전지용 백 시트에 이용되는 기재로서는, 불소계 필름, 폴리에틸렌계 필름, 및 폴리에스터계 필름이 대표적이다.
특히 폴리에스터계 필름은, 저가이고 우수한 특성을 갖는 점에서, 태양 전지용 백 시트용의 기재로서 널리 이용되고 있다. 그 중에서도, 가시광 영역 및 근적외 영역의 파장의 광선 반사율을 높여, 태양 전지의 발전 효율을 높이기 위하여, 백색 입자를 혼합한 백색 폴리에스터 필름이 제안되고 있다.
일본 공개특허공보 2011-258879호에서는, 태양 전지 모듈의 이면 보호 시트(백 시트)에, 평균 입자경이 0.15μm 이상 0.35μm 이하인 산화 타이타늄 A와, 평균 장축 길이가 0.7~6μm, 평균 단축 길이가 0.2~1.5μm인 산화 타이타늄 B, 2종류의 산화 타이타늄을 함유시킴으로써, 가시광 영역과 근적외 영역의 반사율을 모두 향상시키고, 이로써 태양 전지 모듈의 발전 효율을 향상시키는 것이 기재되어 있다.
국제 공개공보 제2013/005822호에서는, 태양 전지용 백 시트에, 평균 입자경이 0.05~0.9μm인 무기 필러 및 유기 필러 중 적어도 한쪽을, 5~70질량% 함유시키고, 또한 필러를 핵으로 한 공공(空孔)을 형성하여, 공공률을 55% 이하로 함으로써, 가시광~근적외 영역의 반사율을 향상시키는 것이 기재되어 있다.
태양 전지의 발전 효율을 향상시키기 위해서는, 태양 전지용 백 시트로서, 백색 입자를 혼합하여, 근적외 영역 이하 및 적외 영역의 파장의 광선 반사율을 높인 백색 폴리에스터 필름을 이용하는 것이 유효하다. 폴리에스터 필름에 혼합하는 백색 입자의 입자경으로서는, Mie의 광산란 이론에 있어서 파장의 약 절반의 입자경으로 산란능이 강해진다고 되어 있는 점에서, 가시광 영역의 반사를 위해서는 0.20~0.40μm, 근적외 영역의 반사를 위해서는 0.40~1.00μm의 입자경의 백색 입자를 이용하는 것이 유효하다.
한편, 폴리에스터에 대하여 백색 입자를 혼합하는 공정에 있어서는, 백색 입자에 포함되는 수분에 의한 가수분해 및 백색 입자의 전단에 의하여 발생하는 발열에 의한 열분해가 발생한다. 백색 입자의 입자경이 클수록, 전단 발열은 커지는 점에서, 근적외 영역의 반사율의 향상을 위하여, 입자경이 상대적으로 큰 백색 입자를 사용하면, 열분해에 의한 폴리에스터의 분자량 저하가 발생하고, 결과적으로 내가수분해성의 저하가 일어난다.
일본 공개특허공보 2011-258879호에 개시되어 있는 태양 전지용 백 시트에서는, 평균 장축 길이가 0.7~6μm, 평균 단축 길이가 0.2~1.5μm인 입자경이 큰 산화 타이타늄 B를 백 시트 중에 혼합하는 공정에 있어서, 수지의 분해가 발생하기 쉬워, 내가수분해성이 저하된다.
또, 국제 공개공보 제2013/005822호에 개시되어 있는 태양 전지용 백 시트에서는, 백 시트 중에 형성된 공공은, 백 시트를 옥외에 설치했을 때, 수분 축적의 온상(溫床)이 되어, 공공을 기점으로 한 가수분해가 발생하는 점에서, 내가수분해성을 저해하는 원인이 된다.
즉, 가시광 영역 및 근적외 영역의 반사율을 향상시키기 위하여 폴리에스터 필름에 백색 입자를 함유시키는 것은, 내가수분해성의 향상과 트레이드 오프의 관계에 있다. 이와 같은 이유에서, 태양 전지의 발전 효율 향상을 위하여, 가시광 영역과 근적외 영역 양쪽 모두의 파장의 광선 반사율을 높이는 것과, 내가수분해성을 양립하는 것은 어렵다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여, 내가수분해성이 우수하고, 또한 가시광 영역 및 근적외 영역의 광선 반사율이 우수한 백색 폴리에스터 필름 및 그 제조 방법, 태양 전지용 백 시트와, 옥외에 있어서 장기에 걸쳐 높은 발전 효율을 유지할 수 있는 태양 전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 구체적 수단은 이하와 같다.
<1> 폴리에스터와, 평균 1차 입자경이 0.20~0.40μm인 백색 입자를 포함하고,
필름 전체 질량에 대한 백색 입자의 함유량이 1.0~5.0질량%이며,
필름의 두께 방향의 단면을 관찰했을 때에, 필름 내에 분산된 백색 입자의 1차 입자 및 응집 입자의 총 개수 중, 필름의 단면에 있어서 필름의 면방향과 평행한 방향의 입자경이 0.40~0.80μm인 응집 입자의 비율이 10~20개수%이고,
말단 카복실기 농도가 6~30당량/톤인, 백색 폴리에스터 필름.
<2> 두께가 280~500μm인 <1>에 기재된 백색 폴리에스터 필름.
<3> <1> 또는 <2>에 기재된 백색 폴리에스터 필름을 제조하는 방법으로서,
폴리에스터 A의 극한 점도 IVA 및 폴리에스터 B의 극한 점도 IVB가, 하기 식 (I) 및 (II)를 만족하는 폴리에스터 A 및 폴리에스터 B를 이용하고,
폴리에스터 A와, 평균 1차 입자경이 0.20~0.40μm이며, 또한 함유량이 40~60질량%인 백색 입자를 포함하는 마스터 배치(master batch)를 준비하는 마스터 배치 준비 공정과,
마스터 배치 및 폴리에스터 B를 압출기에 공급하고, 압출기의 스크루의 1분당 회전수 N, 압출기의 출구로부터 압출되는 용융 수지의 1시간당 압출량 Q, 압출기의 실린더의 내경 D가, 하기 식 (III)을 만족하도록 제어하면서 용융 수지를 냉각 롤 상에 용융 압출함으로써 미연신 필름을 형성하는 압출 공정과,
미연신 필름을 적어도 일방향으로 연신하는 연신 공정을 포함하는 백색 폴리에스터 필름의 제조 방법.
IVA+0.12<IVB (I)
IVB>0.74 (II)
3.0×10-6×D2.8<Q/N<9.0×10-6×D2. 8 (III)
N의 단위는 min-1이며, Q의 단위는 kg/h이고, D의 단위는 mm이며, IVA 및 IVB의 단위는 모두 dL/g이다.
<4> 압출 공정에 있어서, 마스터 배치와 폴리에스터 B를, 각각 다른 공급 장치로부터 압출기에 공급하고, 폴리에스터 B의 공급량의 단위 시간당 평균 공급량에 대하여 ±1.0%~±5.0%의 변동을 부여하여 폴리에스터 B를 압출기에 공급하는 <3>에 기재된 백색 폴리에스터 필름의 제조 방법.
<5> 압출 공정에 있어서, 폴리에스터 B를 500~5000kg/h의 공급량으로 압출기에 공급하는 <3> 또는 <4>에 기재된 백색 폴리에스터 필름의 제조 방법.
<6> <1> 또는 <2>에 기재된 백색 폴리에스터 필름을 포함하는 태양 전지용 백 시트.
<7> 태양 전지 소자와,
태양 전지 소자를 밀봉하는 밀봉재와,
태양 전지 소자의 수광면측에서 밀봉재보다 외측에 배치된 프론트 기판과,
태양 전지 소자의 수광면측과는 반대측에서 밀봉재보다 외측에 배치된 <6>에 기재된 태양 전지용 백 시트를 포함하는 태양 전지 모듈.
본 발명에 의하면, 내가수분해성이 우수하고, 또한 가시광 영역 및 근적외 영역의 광선 반사율이 우수한 백색 폴리에스터 필름 및 그 제조 방법, 태양 전지용 백 시트와, 옥외에 있어서 장기에 걸쳐 높은 발전 효율을 유지할 수 있는 태양 전지 모듈이 제공된다.
도 1은 필름의 두께 방향의 단면에 있어서 필름 내에 분산된 백색 입자를 나타내는 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명하지만, 이하의 실시형태는 본 발명의 일례이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
또한, 본원 명세서에 있어서, 수치 범위를 나타내는 "~"란 그 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 의미로 사용된다. 또, 수치 범위에 있어서 상한값만 단위가 기재되어 있는 경우는, 하한값도 상한값과 동일한 단위인 것을 의미한다.
본 발명자는, 상술한 과제를 감안하여 예의 검토한 결과, 백색 입자를 포함시킨 폴리에스터 필름에 있어서, 백색 입자의 함유량, 백색 입자의 1차 입자의 입자경, 응집 입자의 입자경 및 비율과, 말단 카복실기 농도가, 각각 소정의 조건을 충족시킴으로써, 상술한 과제를 해결하여, 내가수분해성의 향상과 가시광 영역 및 근적외 영역의 광선 반사율의 향상을 양립시키는 것이 가능한 것을 발견했다. 본 발명은 이 발견에 근거하여 완성했다.
<백색 폴리에스터 필름>
본 개시의 백색 폴리에스터 필름(이하, "폴리에스터 필름" 또는 "필름"이라고 기재하는 경우가 있음)은, 폴리에스터와, 평균 1차 입자경이 0.20~0.40μm인 백색 입자를 포함하고, 필름 전체 질량에 대한 백색 입자의 함유량이 1.0~5.0질량%이며, 필름의 두께 방향의 단면을 관찰했을 때에, 필름 내에 분산된 백색 입자의 1차 입자 및 응집 입자의 총 개수 중, 필름의 단면에 있어서 필름의 면방향과 평행한 방향의 입자경(이하, "필름면 방향의 입자경" 또는 간단히 "입자경"이라고 기재하는 경우가 있음)이 0.40~0.80μm인 응집 입자의 비율이 10~20개수%이며, 말단 카복실기 농도가 6~30당량/톤이다.
본 개시의 백색 폴리에스터 필름에 포함되는 평균 1차 입자경이 0.20~0.40μm인 백색 입자는, 필름 내에서 1차 입자 또는 응집 입자로서 분산되어 존재한다. 여기에서 1차 입자란, 필름 내에서 백색 입자가 다른 백색 입자와는 접촉하지 않고 단독으로 존재한 상태를 의미하고, 응집 입자란, 필름 내에서 1차 입자가 다른 1차 입자와 접촉함으로써 2개 이상의 1차 입자가 모여 1개의 입자를 형성한 상태를 의미한다.
Mie의 광산란 이론에 있어서 파장의 약 절반의 입자경에서 산란능이 강해진다고 되어 있다. 본 개시의 백색 폴리에스터 필름은, 평균 1차 입자경이 0.20~0.40μm인 백색 입자를 포함하기 때문에, 가시광 영역에 있는 광선(예를 들면, 파장: 400~800nm)을 효과적으로 반사시킬 수 있다.
한편, 본 개시의 백색 폴리에스터 필름 내에 분산되어 있는 백색 입자의 1차 입자 및 응집 입자의 총 개수 중, 10~20개수%는 필름면 방향의 입자경이 0.40~0.80μm인 응집 입자이다. 이들 응집 입자의 존재에 의하여, 특히 근적외 영역에 있는 광선(예를 들면, 파장: 800~2000nm)을 효과적으로 반사시킬 수 있다. 또, 이들 응집 입자는, 주로 본 개시의 백색 폴리에스터 필름을 제조할 때의 압출 공정에 있어서 1차 입자경이 0.20~0.40μm인 백색 입자가 응집하여 생성되기 때문에, 1차 입자경이 0.40~0.80μm인 백색 입자를 이용하는 경우에 비하여, 전단 발열이 억제된다. 이로 인하여, 열분해에 의한 폴리에스터의 분자량 저하가 억제되어, 결과적으로 내가수분해성이 높은 폴리에스터 필름이 얻어진다고 생각된다.
(폴리에스터)
본 개시의 백색 폴리에스터 필름에 포함되는 폴리에스터는, 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 방향족 이염기산 또는 그 에스터 형성성 유도체와 다이올 또는 그 에스터 형성성 유도체로 합성되는 선상 포화 폴리에스터를 들 수 있다.
구체예로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌아이소프탈레이트, 폴리뷰틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리(1,4-사이클로헥실렌다이메틸렌테레프탈레이트), 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트(PEN) 등을 들 수 있다. 이 중, 역학적 물성 및 비용의 밸런스의 점에서, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트가 바람직하고, 폴리에틸렌테레프탈레이트가 특히 바람직하다.
본 개시의 백색 폴리에스터 필름에 포함되는 폴리에스터는, 단독 중합체여도 되고 공중합체여도 된다. 또한, 본 개시의 백색 폴리에스터 필름은, 수지 성분으로서, 폴리에스터에 다른 종류의 수지, 예를 들면 폴리이미드 등을 소량 블렌딩한 수지를 포함해도 된다.
(백색 입자)
본 개시의 백색 폴리에스터 필름은, 평균 1차 입자경이 0.20~0.40μm인 백색 입자를 필름 전체 질량에 대하여 1.0~5.0질량% 포함하고, 필름 내에 분산된 백색 입자의 1차 입자 및 응집 입자의 총 개수 중, 입자경이 0.40~0.80μm인 응집 입자의 비율이 10~20개수%이다.
본 개시의 백색 폴리에스터 필름에 포함되는 백색 입자는 무기 입자 또는 유기 입자 중 어느 것이어도 되고, 양자를 병용해도 된다.
무기 입자로서는, 예를 들면 습식 실리카, 건식 실리카, 콜로이달 실리카, 탄산 칼슘, 규산 알루미늄, 인산 칼슘, 알루미나, 탄산 마그네슘, 탄산 아연, 산화 타이타늄, 산화 아연(아연화(亞鉛華)라고도 불림), 산화 안티모니, 산화 세륨, 산화 지르코늄, 산화 주석, 산화 란타넘, 산화 마그네슘, 탄산 바륨, 탄산 아연, 염기성 탄산 납(연백이라고도 불림), 황산 바륨, 황산 칼슘, 황산 납, 황화 아연, 마이카, 운모 타이타늄, 탤크, 클레이, 카올린, 불화 리튬, 불화 칼슘 등을 사용할 수 있다.
또, 백색 입자의 표면에 알루미나, 실리카 등의 무기 재료의 표면 처리를 실시해도 되고, 실리콘계, 알코올계 등의 유기 재료의 표면 처리를 실시해도 된다.
이들 백색 입자 중에서도 이산화 타이타늄 및 황산 바륨이 바람직하고, 특히 이산화 타이타늄 입자가 바람직하다. 본 개시의 백색 폴리에스터 필름이 이산화 타이타늄 입자를 포함함으로써 광조사하에서도 우수한 내구성을 나타낼 수 있다.
이산화 타이타늄에는 루틸형과 아나타제형이 존재하지만, 본 개시의 백색 폴리에스터 필름은, 루틸형을 주체로 하는 이산화 타이타늄 입자를 포함하는 것이 바람직하다. 여기에서 말하는 "주체"란, 전체 이산화 타이타늄 입자 중의 루틸형 이산화 타이타늄의 양이 50질량%를 초과하고 있는 것을 의미한다.
자외선 영역의 광선은, 태양 전지의 발전에는 거의 기여하지 않는 점에서, 폴리에스터의 자외선에 의한 열화를 방지한다는 관점에서, 백색 입자의 자외선의 분광 반사율은 높은 것이 바람직하다. 이산화 타이타늄의 루틸형은 자외선의 분광 반사율이 매우 큰 반면에, 아나타제형은 자외선의 흡수율이 크다는(분광 반사율이 작다는) 특성을 갖고 있다. 이산화 타이타늄의 결정 형태에 있어서의 이러한 분광 특성의 차이로부터, 루틸형의 자외선 흡수 성능을 이용함으로써, 예를 들면 태양 전지 이면 보호용 폴리에스터 필름(태양 전지용 백 시트)에 있어서, 내광성을 향상시킬 수 있다. 또, 루틸형 이산화 타이타늄의 자외선 흡수 성능을 이용함으로써, 다른 자외선 흡수제를 실질적으로 첨가하지 않아도 광조사하에서의 필름 내구성이 우수하다. 이로 인하여, 자외선 흡수제의 블리드 아웃에 의한 오염 및 밀착성의 저하가 발생하기 어렵다.
본 개시의 백색 폴리에스터 필름에 포함되는 이산화 타이타늄 입자 중의 아나타제형 이산화 타이타늄의 함유량은 10질량% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5질량% 이하, 특히 바람직하게는 0질량%이다. 본 개시의 백색 폴리에스터 필름에 포함되는 이산화 타이타늄 입자 중의 아나타제형 이산화 타이타늄의 함유량이 10질량% 이하이면, 전체 이산화 타이타늄 입자 중에서 차지하는 루틸형 이산화 타이타늄의 양이 상대적으로 높아지기 때문에 자외선 흡수 성능이 충분해지는 것 외에, 아나타제형 이산화 타이타늄은 광촉매 작용이 강하기 때문에, 광촉매 작용에 의하여 내광성이 저하되는 것을 억제할 수 있다. 루틸형 이산화 타이타늄과 아나타제형 이산화 타이타늄은, X선 구조 회절 또는 분광 흡수 특성에 의하여 구별할 수 있다.
루틸형 이산화 타이타늄 입자는, 입자 표면에 알루미나, 실리카 등의 무기 재료로 표면 처리를 실시해도 되고, 실리콘계, 알코올계 등의 유기 재료로 표면 처리를 실시해도 된다.
루틸형 이산화 타이타늄은, 폴리에스터에 배합하기 전에, 정제 프로세스를 이용하여, 입자경 조정 또는 조대 입자의 제거를 행해도 된다. 정제 프로세스의 공업적 수단으로서는, 분쇄 수단으로 예를 들면 제트 밀 또는 볼 밀을 적용할 수 있고, 분급 수단으로서는, 예를 들면 건식 혹은 습식의 원심 분리를 적용할 수 있다.
본 개시의 백색 폴리에스터 필름은, 백색 입자로서 유기 입자를 함유해도 된다. 유기 입자는, 폴리에스터 필름의 제막 중의 열에 견디는 입자가 바람직하고, 예를 들면 가교형 수지로 이루어지는 백색 입자가 이용된다. 구체적으로는 다이바이닐벤젠으로 가교한 폴리스타이렌 등이 이용된다.
(백색 입자의 함유량)
본 개시의 백색 폴리에스터 필름에 포함되는 백색 입자의 함유량은, 필름 전체 질량에 대하여 1.0질량% 이상 5.0질량% 이하이며, 바람직하게는 2.0질량% 이상 4.5질량% 이하이다.
폴리에스터 필름에 포함되는 백색 입자의 함유량이 1.0질량%를 하회하면, 내후성은 우수하지만, 가시광 영역과 근적외 영역 모두 충분한 반사율이 얻어지지 않는다. 백색 입자의 함유량이 5.0질량%를 초과하면, 가시광 영역과 근적외 영역 모두 반사율은 우수하지만 내가수분해성이 저하되어, 내가수분해성과 가시광 영역 및 근적외 영역의 반사율을 양립한 필름을 얻을 수 없다. 필름 전체의 백색 입자의 함유량을 1.0~5.0질량%, 바람직하게는 2.0~4.5질량%의 범위로 함으로써, 내가수분해성과 가시광 영역 및 근적외 영역의 반사율을 특히 밸런스 좋게 양립시킬 수 있다.
백색 폴리에스터 필름에 포함되는 백색 입자의 함유량은, 하기 방법에 의하여 측정할 수 있다.
도가니에 필름을 측정 시료로서 3g 취하여, 전기 오븐 내에 있어서 900℃에서 120분간 가열을 행한다. 그 후 전기 오븐 내가 식은 후에 도가니를 꺼내, 도가니 안에 남은 회분의 질량을 측정한다. 이 회분이 즉 백색 입자분이며, 회분의 질량을 측정 시료의 질량으로 나누어, 100을 곱한 값을 백색 입자의 함유량(질량%)으로 한다.
(백색 입자의 입자경)
본 개시의 백색 폴리에스터 필름에 포함되는 백색 입자의 평균 1차 입자경은, 0.20~0.40μm이며, 바람직하게는 0.20~0.30μm이다.
Mie의 광산란 이론으로부터, 백색 입자의 산란능은, 입자경의 약 2배의 파장에 있어서 강해지는 점에서, 백색 입자의 입자경이 0.20μm를 하회하면, 가시광 영역인 파장 400~800nm의 반사율이 작아진다. 한편, 백색 입자의 1차 입자경이 0.40μm를 초과하면, 폴리에스터에 백색 입자를 혼합하는 공정에 있어서, 백색 입자끼리의 전단에 의하여 발생하는 발열이 커져, 폴리에스터의 열분해가 촉진되는 결과, 내가수분해성이 저하되게 된다. 본 개시의 백색 폴리에스터 필름은, 평균 1차 입자경이 0.20~0.40μm인 백색 입자를 이용하여 제조되기 때문에, 백색 입자끼리의 전단에 의하여 발생하는 발열이 낮게 억제되어, 폴리에스터의 열분해에 의한 내가수분해성의 저하를 억제할 수 있다.
본 개시의 백색 폴리에스터 필름에 포함되는 백색 입자는, 1차 입자의 입자경 분포의 피크가 0.20~0.40μm의 범위에서 단일한 것이 바람직하다. 1차 입자경의 입자 분포가 0.20~0.40μm의 범위에서 단일 피크를 가지면, 폴리에스터에 백색 입자를 혼합하는 공정에 있어서, 백색 입자끼리의 전단에 의하여 발생하는 발열이 커지는 것이 효과적으로 억제되어, 폴리에스터의 열분해에 의하여 내가수분해성이 저하되는 것이 억제된다. 또, 입자경 분포의 피크가 단일하면, 필름 중의 백색 입자의 입자경을, 바람직한 범위로 제어하기 쉬워, 충분한 근적외 영역의 반사율이 얻어지기 쉽다.
본 개시의 백색 폴리에스터 필름에 포함되는 백색 입자의 일부는 응집된 응집 입자로서 존재하고, 필름 내에 분산된 백색 입자의 1차 입자 및 응집 입자의 총 개수 중, 필름면 방향의 입자경이 0.40~0.80μm인 응집 입자가 10~20개수% 존재한다. 필름면 방향의 입자경이 0.40~0.80μm인 입자는, 특히 근적외 영역의 광선의 반사에 기여하고, 10개수% 이상 존재함으로써, 충분한 근적외 영역의 반사율을 얻을 수 있다. 한편, 필름면 방향의 입자경이 0.40~0.80μm인 응집 입자가 20개수% 이하이면, 응집하지 않고, 가시광 영역의 광선의 반사에 기여하는 0.20~0.40μm의 백색 입자(1차 입자)도 상대적으로 다수 존재하며, 충분한 가시광 영역의 반사율을 얻을 수 있다.
필름면 방향의 입자경이 0.40~0.80μm인 응집 입자의 비율은, 내가수분해성, 가시광역의 반사율 및 근적외역의 반사율의 밸런스의 관점에서, 14~16개수%인 것이 바람직하다.
필름 내에 분산된 백색 입자의 입자경의 관찰에는, 주사형 전자 현미경을 이용한다. 샘플의 다른 부위 10개소에 있어서, 필름의 연신 방향(제1 방향)을 따라 필름면에 수직인 할단면(割斷面)(필름의 두께 방향의 단면)과, 필름면 내의 제1 방향에 대하여 수직인 방향(제2 방향)을 따라 필름면에 수직인 할단면(필름의 두께 방향의 단면)을 관찰하여, 합계 20개소의 관찰상을 얻는다. 관찰은 100~10000배의 적절한 배율로 행하고, 필름의 전체 두께의 폭에 있어서의 백색 입자의 분산 상태를 확인할 수 있도록, 사진을 촬영한다.
예를 들면, 2축 연신한 필름이면, 세로 연신 방향(반송 방향) 및 가로 연신 방향의 한쪽을 제1 방향으로 하고, 1축 연신한 필름이면, 연신한 방향을 제1 방향으로 하여, 제1 방향 및 제2 방향을 따라 각각 필름의 두께 방향의 단면(필름 단면)을 관찰하면 된다.
또, 필름 롤 상태이면, 롤의 둘레 방향(반송 방향) 및 폭 방향을 따라 각각 필름의 두께 방향의 단면을 관찰하면 된다. 또, 예를 들면 롤의 둘레 방향 및 폭 방향을 따라 절단한 직사각형의 필름이면, 직각이 되는 2변에 각각 평행한 방향을 따라 필름 단면을 관찰하면 된다.
또한, 본 개시의 필름 내의 응집 입자는 연신 방향으로 배향되기 때문에, 절단 후의 필름의 형상에 상관없이, 응집 입자가 배향된 방향을 제1 방향으로 하여, 제1 방향 및 제2 방향을 따라 각각 필름 단면을 관찰하면 된다.
또한 필름의 연신 방향 또는 필름 내의 응집 입자가 배향된 방향이 명확하지 않은 경우는, 필름면 내에서 직교하는 임의의 2방향을 제1 방향 및 제2 방향으로 하여 각각 필름 단면을 관찰하면 된다.
백색 입자의 평균 1차 입자경은, 얻어진 사진 중에서 랜덤으로 선택한 적어도 200개의 1차 입자에 대하여, 각 입자의 외주를 트레이스하고, 화상 해석 장치로 이들의 트레이스상으로부터 1차 입자의 필름면에 평행한 방향의 길이를 측정하여, 이를 1차 입자경이라고 정의한다. 백색 입자의 평균 1차 입자경은, 측정을 행한 적어도 200개의 1차 입자경의 값을 산술 평균한 값을 이용한다.
또한, 필름의 제조 전이면, 원료로서 이용하는 백색 입자(백색 안료)로부터 랜덤으로 선택한 적어도 200개의 1차 입자에 대하여, 상기와 동일하게 관찰을 행하여, 산술 평균에 의하여 평균 1차 입자경을 구해도 된다.
한편, 필름면 방향의 입자경이 0.40~0.80μm인 응집 입자의 개수의 비율은, 얻어진 사진 중에서 랜덤으로 선택한 적어도 200개의 입자(1차 입자 및 응집 입자)에 대하여, 각 입자의 외주를 트레이스하고, 화상 해석 장치로 이들의 트레이스상으로부터 입자의 필름면에 평행한 방향의 길이를 측정하여, 이를 필름면 방향의 입자경이라고 정의한다.
도 1은, 본 개시의 백색 폴리에스터 필름(110)의 두께 방향 T의 단면에 있어서 필름 내에서 분산된 백색 입자의 일례를 개략적으로 나타내고 있다. 백색 입자는, 폴리에스터(112) 중에 1차 입자(114) 또는 응집 입자(116)로서 각각 분산된 상태로 존재하고 있다. 예를 들면, 응집 입자(116)의 필름면 방향의 입자경 DR은, 필름(110)의 단면에 있어서 필름면(110A)에 평행한 방향 S(필름면 방향)에 있어서의 응집 입자(116)의 양단부 간의 길이에 상당한다.
필름 내에 분산되는 백색 입자는, 1차 입자로서 존재하는 경우는 1차 입자를 1개의 백색 입자로서 세고, 응집 입자로서 존재하는 경우는, 응집 입자를 1개의 백색 입자로서 세어 측정을 행한 적어도 200개의 입자수에 대한, 필름면 방향의 입자경이 0.40~0.80μm인 응집 입자의 개수의 비율을, 백분율(개수%)로 나타낸다.
충분한 가시광 영역의 반사율을 얻는 관점에서, 본 개시의 백색 폴리에스터 필름에 포함되는 백색 입자의 1차 입자 및 응집 입자의 총 개수 중, 응집하지 않고 1차 입자로서 존재하며, 1차 입자경이 0.20~0.40μm인 백색 입자의 비율은 80개수% 이상인 것이 바람직하고, 84개수% 이상인 것이 보다 바람직하다.
또, 근적외광역의 반사율을 얻는 관점에서, 본 개시의 백색 폴리에스터 필름에 포함되는 백색 입자의 1차 입자 및 응집 입자의 총 개수 중, 입자경이 0.40~0.80μm인 응집 입자의 비율은 10개수% 이상 20개수% 이하인 것이 바람직하고, 14개수% 이상 16개수% 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 개시의 백색 폴리에스터 필름은, 1차 입자경이 0.20μm 미만인 백색 입자를 포함해도 되지만, 1차 입자경이 0.20μm 미만인 백색 입자가 1차 입자로서 존재하면, 반사율의 향상에 거의 기여하지 않는다. 이로 인하여, 본 개시의 백색 폴리에스터 필름에 포함되는 백색 입자의 1차 입자 및 응집 입자의 총 개수 중, 1차 입자경이 0.20μm 미만인 백색 입자의 비율은 3개수% 이하인 것이 바람직하고, 1.5개수% 이하인 것이 보다 바람직하다.
본 개시의 백색 폴리에스터 필름은, 백색 입자가 응집하여 입자경이 0.8μm를 초과하는 조대한 응집 입자가 포함되어 있으면, 조대 입자를 기점으로 한 파단이 발생하기 쉬워, 내가수분해성이 낮아지게 된다. 이로 인하여, 입자경이 0.8μm를 초과하는 조대한 응집 입자는, 실질적으로 포함되지 않는 것이 바람직하다.
또, 본 개시의 백색 폴리에스터 필름 내에서 분산되어 있는 백색 입자의 1차 입자 및 응집 입자의 총 개수 중, 필름의 면방향(필름면 방향)의 입자경이 0.40~0.80μm인 입자의 대부분은, 백색 입자의 1차 입자가 2개 이상 응집한 응집 입자인데, 1차 입자경이 0.40μm를 초과하는 백색 입자를 포함해도 된다. 단, 예를 들면 1차 입자경이 0.40μm를 초과하는 백색 입자가 1차 입자로서 존재하면, 근적외광역의 광선의 반사에 기여하는 반면, 1차 입자경이 큰 백색 입자의 비율이 클수록, 용융 혼련 시에 온도가 상승하여 폴리에스터가 분해되기 쉬운 경향이 있다. 이로 인하여, 1차 입자경이 0.40μm를 초과하는 백색 입자의 비율은 2개수% 이하인 것이 바람직하고, 1개수% 이하인 것이 보다 바람직하다.
(말단 카복실기 농도)
본 개시의 백색 폴리에스터 필름은, 말단 카복실기를 6~30당량/톤의 농도로 함유한다. 필름의 내후성을 향상시키기 위하여, 말단 카복실기의 양(말단 카복실기 농도; 산가(Acid value)라고도 불리며, "AV"라고 기재하는 경우가 있음)을 일정한 범위로 함으로써 내가수분해성이 향상된다. 또한, 본 명세서에 있어서, "당량/톤"이란, 1톤당 몰 당량을 나타내고, "eq/t"라고 기재하는 경우가 있다.
폴리에스터 필름에 있어서의 말단 카복실기 농도가 6당량/톤 미만이면, 표면의 카복실기(COOH기)가 너무 적어져(즉, 극성이 너무 낮아져), 다른 수지층 등의 이종 소재와의 접착성이 저하되게 된다. 한편, 폴리에스터 필름에 있어서의 말단 카복실기 농도가 30당량/톤을 초과하면, 내가수분해성이 저하되게 된다. 이는 폴리에스터 분자 말단의 COOH기의 H+가 촉매가 되어 가수분해가 촉진되기 때문이다.
말단 카복실기 농도는, 이하의 방법에 의하여 측정되는 값이다. 즉, 측정 샘플 0.1g을 벤질알코올 10ml에 용해 후, 추가로 클로로폼을 첨가하여 혼합 용액을 얻어, 이 혼합 용액에 페놀 레드 지시약을 적하한다. 이 용액을, 기준액(0.01mol/L KOH-벤질알코올 혼합 용액)으로 적정하고, 적하량으로부터 말단 카복실기 농도를 구한다.
이종 소재와의 접착성의 향상 및 내가수분해성의 향상의 관점에서, 본 개시의 백색 폴리에스터 필름에 있어서의 말단 카복실기 농도는, 바람직하게는 8~25당량/톤, 보다 바람직하게는 10~20당량/톤이다.
(두께)
본 개시의 백색 폴리에스터 필름의 두께는, 바람직하게는 280~500μm이며, 280~350μm가 보다 바람직하다. 두께를 280μm 이상으로 함으로써 가시광 영역 및 근적외 영역의 반사율이 모두 향상되고, 500μm 이하로 함으로써 생산성이 향상되어, 저비용화를 도모할 수 있다.
(말단 밀봉제)
본 개시의 백색 폴리에스터 필름은, 말단 밀봉제를 첨가하여 내가수분해성(내후성)을 향상시킨 필름이어도 된다.
본 개시의 백색 폴리에스터 필름은, 폴리에스터의 전체 질량에 대하여 0.1~10질량%의 말단 밀봉제를 포함할 수 있다. 폴리에스터 필름에 포함되는 폴리에스터의 전체 질량에 대한 말단 밀봉제의 상기 첨가량은 보다 바람직하게는 0.2~5질량%, 더 바람직하게는 0.3~2질량%이다.
폴리에스터의 가수분해는, 분자 말단의 카복실기 등으로부터 발생하는 H+의 촉매 효과에 의하여 가속되기 때문에, 내가수분해성(내후성)을 향상시키기 위해서는, 말단 카복실기와 반응하는 말단 밀봉제를 첨가하는 것이 유효하다.
말단 밀봉제의 첨가량이, 폴리에스터의 전체 질량에 대하여 0.1질량% 이상이면 내후성 향상 효과가 발현되기 쉽고, 10질량% 이하이면 폴리에스터에 대하여 가소제로서 작용하는 것이 억제되어, 역학 강도, 내열성의 저하가 억제된다.
말단 밀봉제로서는, 에폭시 화합물, 카보다이이미드 화합물, 옥사졸린 화합물, 카보네이트 화합물 등을 들 수 있는데, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 친화성이 높고 말단 밀봉능이 높은 카보다이이미드가 바람직하다.
말단 밀봉제(특히 카보다이이미드 말단 밀봉제)는 고분자량인 것이 바람직하다. 이로써 용융 제막 중의 휘산을 저감시킬 수 있다. 말단 밀봉제의 분자량은 200~10만이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2000~8만, 더 바람직하게는 1만~5만이다. 말단 밀봉제(특히 카보다이이미드 말단 밀봉제)의 분자량이 200~10만의 범위 내이면 말단 밀봉제가 폴리에스터 중에 균일 분산되기 쉬워, 내후성 개량 효과를 충분히 발현하기 쉬워진다. 또, 압출, 제막 중에 말단 밀봉제가 휘산되기 어려워, 내후성 향상 효과를 발현하기 쉬워진다.
또한, 말단 밀봉제의 분자량은 중량 평균 분자량을 의미한다.
카보다이이미드계 말단 밀봉제:
카보다이이미드기를 갖는 카보다이이미드 화합물은, 1관능성 카보다이이미드와 다관능성 카보다이이미드가 있으며, 1관능성 카보다이이미드로서는, 다이사이클로헥실카보다이이미드, 다이아이소프로필카보다이이미드, 다이메틸카보다이이미드, 다이아이소뷰틸카보다이이미드, 다이옥틸카보다이이미드, t-뷰틸아이소프로필카보다이이미드, 다이페닐카보다이이미드, 다이-t-뷰틸카보다이이미드, 다이-β-나프틸카보다이이미드 등을 들 수 있다. 특히 바람직하게는, 다이사이클로헥실카보다이이미드 및 다이아이소프로필카보다이이미드이다.
다관능성 카보다이이미드로서는, 중합도 3~15의 카보다이이미드가 바람직하게 이용된다. 구체적으로는, 1,5-나프탈렌카보다이이미드, 4,4'-다이페닐메테인카보다이이미드, 4,4'-다이페닐다이메틸메테인카보다이이미드, 1,3-페닐렌카보다이이미드, 1,4-페닐렌다이아이소사이아네이트, 2,4-톨릴렌카보다이이미드, 2,6-톨릴렌카보다이이미드, 2,4-톨릴렌카보다이이미드와 2,6-톨릴렌카보다이이미드의 혼합물, 헥사메틸렌카보다이이미드, 사이클로헥세인-1,4-카보다이이미드, 자일릴렌카보다이이미드, 아이소포론카보다이이미드, 다이사이클로헥실메테인-4,4'-카보다이이미드, 메틸사이클로헥세인카보다이이미드, 테트라메틸자일릴렌카보다이이미드, 2,6-다이아이소프로필페닐카보다이이미드 및 1,3,5-트라이아이소프로필벤젠-2,4-카보다이이미드 등을 예시할 수 있다.
카보다이이미드 화합물은, 열분해에 의하여 아이소사이아네이트계 가스가 발생하기 때문에, 내열성이 높은 카보다이이미드 화합물이 바람직하다. 내열성을 높이기 위해서는, 분자량(중합도)이 높을수록 바람직하고, 카보다이이미드 화합물의 말단을 내열성이 높은 구조로 하는 것이 보다 바람직하다. 또, 한 번 열분해를 일으키면 추가적인 열분해를 일으키기 쉬워지기 때문에, 폴리에스터의 압출 온도를 가능한 한 저온하로 하는 등의 설계가 필요하다.
말단 밀봉제의 카보다이이미드는, 환상 구조를 갖는 카보다이이미드(예를 들면, 일본 공개특허공보 2011-153209호에 기재된 환상 구조를 갖는 카보다이이미드)도 바람직하다. 환상 구조를 갖는 카보다이이미드는 저분자량이어도 상기 고분자량의 카보다이이미드와 동등한 효과를 발현한다. 이는 폴리에스터의 말단 카복실기와 환상의 카보다이이미드가 개환 반응하여, 한쪽이 이 폴리에스터와 반응하고, 개환한 다른 쪽이 다른 폴리에스터와 반응하여 고분자량화되기 때문에, 아이소사이아네이트계 가스가 발생하는 것이 억제되기 때문이다.
환상 구조를 갖는 카보다이이미드 중에서도, 본 개시에서는, 말단 밀봉제가 카보다이이미드기를 갖고, 그 제1 질소와 제2 질소가 결합기에 의하여 결합되어 있는 환상 구조를 포함하는 카보다이이미드 화합물인 것이 바람직하다. 또한, 말단 밀봉제는 방향환에 인접한 카보다이이미드기를 적어도 1개 갖고, 방향환에 인접한 카보다이이미드기의 제1 질소와 제2 질소가 결합기에 의하여 결합되어 있는 환상 구조를 포함하는 카보다이이미드(방향족 환상 카보다이이미드라고도 함)인 것이 보다 바람직하다.
방향족 환상 카보다이이미드는 환상 구조를 복수 갖고 있어도 된다.
방향족 환상 카보다이이미드는 분자 내에 2개 이상의 카보다이이미드기의 제1 질소와 제2 질소가 연결기에 의하여 결합된 환 구조를 갖지 않는 방향족 카보다이이미드인 것, 즉 단환인 방향족 카보다이이미드도 바람직하게 이용할 수 있다.
환상 구조는, 카보다이이미드기(-N=C=N-)를 1개 갖고 그 제1 질소와 제2 질소가 결합기에 의하여 결합되어 있다. 하나의 환상 구조 중에는, 1개의 카보다이이미드기만을 갖지만, 예를 들면 스파이로환 등, 분자 중에 복수의 환상 구조를 갖는 경우에는 스파이로 원자에 결합하는 각각의 환상 구조 중에 1개의 카보다이이미드기를 갖고 있으면, 화합물로서 복수의 카보다이이미드기를 갖고 있어도 된다. 환상 구조 중의 원자수는, 바람직하게는 8~50, 보다 바람직하게는 10~30, 더 바람직하게는 10~20, 특히, 10~15가 바람직하다.
여기에서, 환상 구조 중의 원자수란, 환상 구조를 직접 구성하는 원자의 수를 의미하고, 예를 들면 8원환이면 8, 50원환이면 50이다. 환상 구조 중의 원자수가 8 이상이면, 환상 카보다이이미드 화합물의 안정성이 증가되어, 보관 및 사용이 용이해진다. 또, 반응성의 관점에서는 환원수의 상한값에 관해서는 특별한 제한은 없지만, 50 이하의 원자수의 환상 카보다이이미드 화합물은 합성의 곤란성이 작아, 비용이 낮게 억제된다. 이러한 관점에서 환상 구조 중의 원자수는, 바람직하게는 10~30, 보다 바람직하게는 10~20, 특히 바람직하게는 10~15의 범위가 선택된다.
환상 구조를 갖는 카보다이이미드계 말단 밀봉제의 구체예로서는, 이하의 화합물을 들 수 있다. 단, 본 발명은 이하의 구체예에 의하여 한정되지 않는다.
[화학식 1]
Figure 112017088845678-pct00001
에폭시계 말단 밀봉제:
에폭시 화합물의 바람직한 예로서는, 글리시딜에스터 화합물 및 글리시딜에터 화합물 등을 들 수 있다.
글리시딜에스터 화합물의 구체예로서는, 벤조산 글리시딜에스터, t-Bu-벤조산 글리시딜에스터, p-톨루일산 글리시딜에스터, 사이클로헥세인카복실산 글리시딜에스터, 펠라곤산 글리시딜에스터, 스테아르산 글리시딜에스터, 라우르산 글리시딜에스터, 팔미트산 글리시딜에스터, 베헨산 글리시딜에스터, 버사트산 글리시딜에스터, 올레산 글리시딜에스터, 리놀레산 글리시딜에스터, 리놀렌산 글리시딜에스터, 베헨올산 글리시딜에스터, 스테아롤산 글리시딜에스터, 테레프탈산 다이글리시딜에스터, 아이소프탈산 다이글리시딜에스터, 프탈산 다이글리시딜에스터, 나프탈렌다이카복실산 다이글리시딜에스터, 메틸테레프탈산 다이글리시딜에스터, 헥사하이드로프탈산 다이글리시딜에스터, 테트라하이드로프탈산 다이글리시딜에스터, 사이클로헥세인다이카복실산 다이글리시딜에스터, 아디프산 다이글리시딜에스터, 석신산 다이글리시딜에스터, 세바스산 다이글리시딜에스터, 도데케인다이오산 다이글리시딜에스터, 옥타데케인다이카복실산 다이글리시딜에스터, 트라이멜리트산 트라이글리시딜에스터, 파이로멜리트산 테트라글리시딜에스터 등을 들 수 있고, 이들은 1종 또는 2종 이상을 이용할 수 있다.
글리시딜에터 화합물의 구체예로서는, 페닐글리시딜에터, o-페닐글리시딜에터, 1,4-비스(β,γ-에폭시프로폭시)뷰테인, 1,6-비스(β,γ-에폭시프로폭시)헥세인, 1,4-비스(β,γ-에폭시프로폭시)벤젠, 1-(β,γ-에폭시프로폭시)-2-에톡시에테인, 1-(β,γ-에폭시프로폭시)-2-벤질옥시에테인, 및 2,2-비스-[ρ-(β,γ-에폭시프로폭시)페닐]프로페인, 2,2-비스-(4-하이드록시페닐)프로페인 및 2,2-비스-(4-하이드록시페닐)메테인 등의 비스페놀과 에피클로로하이드린의 반응으로 얻어지는 비스글리시딜폴리에터 등을 들 수 있고, 이들은 1종 또는 2종 이상을 이용할 수 있다.
옥사졸린계 말단 밀봉제:
옥사졸린 화합물로서는, 비스옥사졸린 화합물이 바람직하고, 구체적으로는, 2,2'-비스(2-옥사졸린), 2,2'-비스(4-메틸-2-옥사졸린), 2,2'-비스(4,4-다이메틸-2-옥사졸린), 2,2'-비스(4-에틸-2-옥사졸린), 2,2'-비스(4,4'-다이에틸-2-옥사졸린), 2,2'-비스(4-프로필-2-옥사졸린), 2,2'-비스(4-뷰틸-2-옥사졸린), 2,2'-비스(4-헥실-2-옥사졸린), 2,2'-비스(4-페닐-2-옥사졸린), 2,2'-비스(4-사이클로헥실-2-옥사졸린), 2,2'-비스(4-벤질-2-옥사졸린), 2,2'-p-페닐렌비스(2-옥사졸린), 2,2'-m-페닐렌비스(2-옥사졸린), 2,2'-o-페닐렌비스(2-옥사졸린), 2,2'-p-페닐렌비스(4-메틸-2-옥사졸린), 2,2'-p-페닐렌비스(4,4-다이메틸-2-옥사졸린), 2,2'-m-페닐렌비스(4-메틸-2-옥사졸린), 2,2'-m-페닐렌비스(4,4-다이메틸-2-옥사졸린), 2,2'-에틸렌비스(2-옥사졸린), 2,2'-테트라메틸렌비스(2-옥사졸린), 2,2'-헥사메틸렌비스(2-옥사졸린), 2,2'-옥타메틸렌비스(2-옥사졸린), 2,2'-데카메틸렌비스(2-옥사졸린), 2,2'-에틸렌비스(4-메틸-2-옥사졸린), 2,2'-테트라메틸렌비스(4,4-다이메틸-2-옥사졸린), 2,2'-9,9'-다이페녹시에테인비스(2-옥사졸린), 2,2'-사이클로헥실렌비스(2-옥사졸린), 2,2'-다이페닐렌비스(2-옥사졸린) 등을 예시할 수 있다. 이들 중에서는, 폴리에스터와의 반응성의 관점에서, 2,2'-비스(2-옥사졸린)이 가장 바람직하게 이용된다. 또한, 상기에서 든 비스옥사졸린 화합물은 본 발명의 목적을 달성하는 한, 1종을 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 되며 어느 쪽이어도 된다.
이와 같은 말단 밀봉제는, 예를 들면 폴리에스터 필름 상의 수지층에 첨가해도, 폴리에스터와 말단 밀봉제는 반응하지 않기 때문에, 폴리에스터 필름을 제조할 때에 혼합하여 폴리에스터 분자와 직접 반응시키는 것이 필요하다.
(표면 처리)
본 개시의 백색 폴리에스터 필름은, 이종 소재와의 접착성을 더 향상시키기 위하여, 필요에 따라, 코로나 처리, 화염 처리, 글로 방전 처리 등의 표면 처리를 행해도 된다.
코로나 방전 처리는, 통상 유전체를 피막한 금속 롤(유전체 롤)과 절연된 전극 간에 고주파 및 고전압을 인가하여, 전극 간의 공기의 절연 파괴를 발생시킴으로써, 전극 간의 공기를 이온화시켜, 전극 간에 코로나 방전을 발생시킨다. 그리고, 이 코로나 방전 동안, 폴리에스터 필름을 통과시킴으로써 표면 처리를 행한다.
본 개시에서 이용하는 처리 조건은, 전극과 유전체 롤의 갭 클리어런스(gap clearance) 1~3mm, 주파수 1~100kHz, 인가 에너지 0.2~5kV·A·분/m2 정도가 바람직하다.
글로 방전 처리는, 진공 플라즈마 처리 또는 저압 플라즈마 처리라고도 불리는 방법으로, 저압 분위기의 기체(플라즈마 가스) 중에서의 방전에 의하여 플라즈마를 발생시켜, 필름의 표면을 처리하는 방법이다. 본 개시의 글로 방전 처리에서 이용하는 저압 플라즈마는 플라즈마 가스의 압력이 낮은 조건에서 생성되는 비평형 플라즈마이다. 폴리에스터 필름의 글로 방전 처리는, 이 저압 플라즈마 분위기 내에 피처리 필름(폴리에스터 필름)을 둠으로써 행해진다.
글로 방전 처리에 있어서, 플라즈마를 발생시키는 방법으로서는, 직류 글로 방전, 고주파 방전, 마이크로파 방전 등의 방법을 이용할 수 있다. 방전에 이용하는 전원은 직류여도 되고 교류여도 된다. 교류를 이용하는 경우는 30Hz~20MHz 정도의 범위가 바람직하다.
교류를 이용하는 경우에는 50 또는 60Hz의 상용의 주파수를 이용해도 되고, 10~50kHz 정도의 고주파를 이용해도 된다. 또, 13.56MHz의 고주파를 이용하는 방법도 바람직하다.
글로 방전 처리에서 이용하는 플라즈마 가스로서, 산소 가스, 질소 가스, 수증기 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스 등의 무기 가스를 사용할 수 있고, 특히, 산소 가스, 또는 산소 가스와 아르곤 가스의 혼합 가스가 바람직하다. 구체적으로는, 산소 가스와 아르곤 가스의 혼합 가스를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 산소 가스와 아르곤 가스의 혼합 가스를 이용하는 경우, 양자의 비율로서는, 바람직하게는 분압비로 산소 가스:아르곤 가스=100:0~30:70, 보다 바람직하게는 90:10~70:30이다. 또, 특히 기체를 처리 용기에 도입하지 않고, 리크에 의하여 처리 용기에 들어가는 대기 및 피처리물로부터 나오는 수증기 등의 기체를 플라즈마 가스로서 이용하는 방법도 바람직하다.
플라즈마 가스의 압력으로서는, 비평형 플라즈마 조건이 달성되는 저압이 필요하다. 구체적인 플라즈마 가스의 압력으로서는, 바람직하게는 0.005~10Torr(0.666~1333Pa), 보다 바람직하게는 0.008~3Torr(1.067~400Pa) 정도의 범위이다. 플라즈마 가스의 압력이 0.666Pa 이상이면 접착성 개량 효과가 충분해지고, 1333Pa 이하이면 전류가 증대하여 방전이 불안정해지는 것이 억제된다.
플라즈마 출력으로서는, 처리 용기의 형상 및 크기, 전극의 형상 등에 따라 달라 일률적으로는 말할 수 없지만, 바람직하게는 100~2500W정도, 보다 바람직하게는 500~1500W 정도이다.
글로 방전 처리의 처리 시간은, 바람직하게는 0.05~100초, 보다 바람직하게는 0.5~30초 정도이다. 처리 시간이 0.05초 이상이면 접착성 개량 효과가 충분히 얻어지고, 100초 이하이면 피처리 필름의 변형, 착색 등을 방지할 수 있다.
글로 방전 처리의 방전 처리 강도는 플라즈마 출력과 처리 시간에 따라 다르지만, 0.01~10kV·A·분/m2의 범위가 바람직하고, 0.1~7kV·A·분/m2가 보다 바람직하다.
방전 처리 강도를 0.01kV·A·분/m2 이상으로 함으로써 충분한 접착성 개량 효과가 얻어지고, 10kV·A·분/m2 이하로 함으로써 피처리 필름의 변형, 착색 등을 피할 수 있다.
글로 방전 처리에서는, 미리 피처리 필름을 가열해 두는 것도 바람직하다. 이 방법에 의하여, 가열을 행하지 않았던 경우에 비하여, 단시간에 양호한 접착성이 얻어진다. 가열의 온도는 40℃~피처리 필름의 연화 온도+20℃의 범위가 바람직하고, 70℃~피처리 필름의 연화 온도의 범위가 보다 바람직하다. 가열 온도를 40℃ 이상으로 함으로써 충분한 접착성의 개량 효과가 얻어진다. 또, 가열 온도를 피처리 필름의 연화 온도 이하로 함으로써 처리 중에 양호한 필름의 취급성을 확보할 수 있다.
진공 중에서 피처리 필름의 온도를 높이는 구체적 방법으로서는, 적외선 히터에 의한 가열, 열 롤에 접촉시키는 것에 의한 가열 등을 들 수 있다.
화염 처리로서는, 예를 들면 실레인 화합물을 도입한 화염을 이용하는 화염 처리를 들 수 있다.
<백색 폴리에스터 필름의 제조 방법>
본 개시의 백색 폴리에스터 필름을 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 폴리에스터 필름 중에 대한 백색 입자의 배합은, 공지의 각종 방법을 이용할 수 있다. 그 대표적인 방법으로서, 하기 방법을 들 수 있다.
(A) 폴리에스터 합성 시의 에스터 교환 반응 혹은 에스터화 반응 종료 전에 백색 입자를 첨가하거나, 또는 중축합 반응 개시 전에 백색 입자를 첨가하는 방법.
(B) 폴리에스터에 백색 입자를 첨가하고, 용융 혼련하는 방법.
(C) 상기 (A) 또는 (B) 방법에 의하여 백색 입자를 다량으로 첨가한 마스터 배치(batch)("마스터 펠릿"이라고도 불림)를 제조하고, 마스터 배치와, 백색 입자를 함유하지 않거나 또는 소량의 백색 안료를 함유하는 폴리에스터를 혼련하여, 소정량의 백색 입자를 함유시키는 방법.
(D) 상기 (C)의 마스터 펠릿을 그대로 사용하여 용융 혼련하는 방법.
이 중에서, 상기 (C)의 방법, 즉 백색 입자를 다량으로 첨가한 마스터 배치를 제조하고, 마스터 배치와, 백색 입자를 함유하지 않거나 또는 소량의 백색 안료를 함유하는 폴리에스터를 혼련하여, 소정량의 백색 입자를 함유시키는 방법(이하, "마스터 배치법"이라고 칭하는 경우가 있음)이 바람직하다. 또, 사전에 건조시키지 않은 폴리에스터와 백색 입자를 압출기에 투입하고, 수분 및 공기 등을 탈기하면서 마스터 배치를 제작하는 방법을 채용할 수도 있다. 또한 바람직하게는, 사전에 조금이라도 건조한 폴리에스터를 이용하여 마스터 배치를 제작하는 것이, 폴리에스터의 산가 상승을 억제할 수 있다. 이 경우, 탈기하면서 압출하는 방법 및 충분히 건조한 폴리에스터에 의하여 탈기하지 않고 압출하는 방법 등을 들 수 있다.
본 개시의 백색 폴리에스터 필름은 이하의 방법에 의하여 적합하게 제조할 수 있다.
즉, 폴리에스터 A의 극한 점도 IVA 및 폴리에스터 B의 극한 점도 IVB가, 하기 식 (I) 및 (II)를 만족하는 폴리에스터 A 및 폴리에스터 B를 이용하고,
폴리에스터 A와, 평균 1차 입자경이 0.20~0.40μm이며, 또한 함유량이 40~60질량%인 백색 입자를 포함하는 마스터 배치를 준비하는 마스터 배치 준비 공정과,
마스터 배치 및 폴리에스터 B를 압출기에 공급하고, 압출기의 스크루의 1분당 회전수 N, 압출기의 출구로부터 압출되는 용융 수지의 1시간당 압출량 Q, 및 압출기의 실린더의 내경 D가, 하기 식 (III)을 만족하도록 제어하면서 용융 수지를 냉각 롤 상에 용융 압출함으로써 미연신 필름을 형성하는 압출 공정과,
미연신 필름을 적어도 일방향으로 연신하는 연신 공정을 포함하는 백색 폴리에스터 필름의 제조 방법.
IVA+0.12<IVB (I)
IVB>0.74 (II)
3.0×10-6×D2.8<Q/N<9.0×10-6×D2. 8 (III)
N의 단위는 min-1이며, Q의 단위는 kg/h이고, D의 단위는 mm이며, IVA 및 IVB의 단위는 모두 dL/g이다.
(폴리에스터 A 및 폴리에스터 B)
먼저, 본 개시의 백색 폴리에스터 필름의 제조 방법에서 이용하는 폴리에스터에 대하여 설명한다. 본 개시에서는, 극한 점도(Intrinsic Viscosity: IV)가 다른 2종류의 폴리에스터, 즉 폴리에스터 A의 극한 점도 IVA(dL/g) 및 폴리에스터 B의 극한 점도 IVB(dL/g)가, 상기의 식 (I) 및 (II)를 만족하는 폴리에스터 A 및 폴리에스터 B를 이용한다. 구체적으로는, 마스터 배치의 제조의 원료로 하는 폴리에스터로서는, 폴리에스터 A를 이용한다. 또, 백색 폴리에스터 필름을 제막하기 위한 원료로서는, 상기 마스터 배치와 폴리에스터 B를 이용한다.
폴리에스터 필름을 제막할 때에 이용하는 폴리에스터 B의 극한 점도 IVB가 0.74보다 크면, 폴리에스터 필름의 말단 카복실기 농도의 증가가 억제되어, 내가수분해성의 저하가 억제된다.
한편, 백색 입자를 포함하는 마스터 배치를 제조할 때에 이용하는 폴리에스터 A의 극한 점도 IVA+0.12가 폴리에스터 B의 극한 점도 IVB보다 작으면, 얻어지는 마스터 배치의 용융 점도가, 필름의 원료로서 이용되는 폴리에스터 B의 용융 점도에 대하여 상대적으로 작아져, 압출 공정에 있어서 응집 입자의 입자경을 바람직한 범위로 제어하기 쉬워지는 결과, 충분한 근적외 영역의 반사율을 얻는 폴리에스터 필름을 제조할 수 있다.
폴리에스터 A의 극한 점도 IVA와 폴리에스터 B의 극한 점도 IVB를 상기 범위로 함으로써, 압출 공정에 있어서 응집 입자의 입자경을 바람직한 범위로 제어할 수 있는 메커니즘을 이하에 기재한다. 폴리에스터 필름을 제조할 때에, 압출 공정에 있어서 마스터 배치에 포함되는 백색 입자는 마스터 배치와 함께 공급되는 폴리에스터 중에도 서서히 분산된다. 이때, 극한 점도 IVA가 낮은 폴리에스터 A를 이용하여 제작한 마스터 배치를, 극한 점도 IVB가 0.74dL/g보다 크고, 또한 폴리에스터 A의 IVA보다 0.12dL/g 이상 높은 폴리에스터 B와 혼합하여 용융 혼련한 경우, 폴리에스터 B와 마스터 배치의 균일한 혼합에 필요한 시간이, 폴리에스터 B의 IVB가, 폴리에스터 A의 IVA보다 0.12dL/g 이상 높지 않은 경우와 비교하여, 길어진다. 이 결과, 마스터 배치에 고농도로 포함되는 백색 입자의 폴리에스터 B 중에 대한 분산이 지체됨으로써, 백색 입자의 응집이 유발되고, 백색 입자의 일부는 폴리에스터 필름 중에서 필름면 방향의 입자경이 0.40~0.80μm인 응집 입자로서 존재한다고 생각된다.
이러한 관점에서, IVA+0.17<IVB이며, IVB>0.76인 것이 바람직하다.
폴리에스터 B의 극한 점도 IVB가 너무 높으면, 압출기에 있어서의 혼련 및 압출이 방해되는 경향이 있기 때문에, 폴리에스터 B의 극한 점도 IVB는 0.88dL/g 이하인 것이 바람직하고, 0.84dL/g 이하인 것이 보다 바람직하다.
폴리에스터 A, B의 극한 점도는, 폴리에스터를 1,1,2,2-테트라클로로에테인/페놀(=2/3[질량비]) 혼합 용매에 용해하여, 혼합 용매 중의 25℃에서의 용액 점도로부터, 극한 점도를 구한다.
ηsp/C=[η]+K[η]2·C
여기에서, ηsp=(용액 점도/용매 점도)-1이고, C는 용매 100ml당 용해한 폴리머의 질량이며(본 측정에서는 1g/100ml로 함), K는 허긴스 상수(Huggins Constant)(0.343으로 함)이다. 용액 점도 및 용매 점도는, 각각 오스트발트 점도계를 이용하여 측정한다.
또, 마스터 배치법에 의하여 본 개시의 백색 폴리에스터 필름을 제조하는 경우, 마스터 배치의 공급량보다 폴리에스터 B의 공급량이 많아지기 때문에, 제조하는 폴리에스터 필름의 말단 카복실기 농도는, 폴리에스터 A보다 폴리에스터 B의 말단 카복실기의 영향이 크다. 백색 폴리에스터 필름의 접착성 및 내가수분해성의 관점에서, 폴리에스터 B의 말단 카복실기 농도는 6~24당량/톤인 것이 바람직하고, 6~18당량/톤인 것이 보다 바람직하다.
본 개시의 백색 폴리에스터 필름의 제조 방법에서 이용하는 폴리에스터(폴리에스터 A 및 폴리에스터 B)를 중합할 때에는, 말단 카복실기 농도를 낮게 억제하는 관점에서, Sb계, Ge계, Ti계의 화합물을 촉매로서 이용하는 것이 바람직하고, 그 중에서도 특히 Ti계 화합물이 바람직하다. Ti계 화합물을 이용하는 경우, Ti계 화합물을 1ppm 이상 30ppm 이하, 보다 바람직하게는 3ppm 이상 15ppm 이하의 범위에서 촉매로서 이용하는 것에 의하여 중합하는 양태가 바람직하다. Ti계 화합물의 비율이 상기 범위 내이면, 말단 카복실기 농도를 후술하는 범위로 조정하는 것이 가능하며, 폴리머의 내가수분해성을 높게 유지할 수 있다.
Ti계 화합물을 이용한 폴리에스터의 합성에는, 예를 들면 일본 공고특허공보 평8-301198호, 일본 특허공보 제2543624호, 일본 특허공보 제3335683호, 일본 특허공보 제3717380호, 일본 특허공보 제3897756호, 일본 특허공보 제3962226호, 일본 특허공보 제3979866호, 일본 특허공보 제3996871호, 일본 특허공보 제4000867호, 일본 특허공보 제4053837호, 일본 특허공보 제4127119호, 일본 특허공보 제4134710호, 일본 특허공보 제4159154호, 일본 특허공보 제4269704호, 일본 특허공보 제4313538호 등에 기재된 방법을 적용할 수 있다.
각 폴리에스터의 말단 카복실기 농도는, 상술한 방법에 의하여 구할 수 있다.
폴리에스터 중의 말단 카복실기 농도는, 중합 촉매종, 제조 조건(온도, 시간) 등에 의하여 조정하는 것이 가능하다.
또, 본 개시의 백색 폴리에스터 필름의 제조 방법에서 이용하는 폴리에스터, 특히 폴리에스터 B는 폴리에스터 필름의 말단 카복실기 농도에 대한 영향이 크기 때문에, 중합 후에 고상 중합되어 있는 것이 바람직하다. 고상 중합에 의하여, 바람직한 말단 카복실기 농도를 달성할 수 있다. 고상 중합은, 연속법(타워 안에 수지를 충만시켜, 수지를 가열하면서 천천히 소정 시간 체류시킨 후, 송출하는 방법)이어도 되고, 배치법(용기 내에 수지를 투입하여, 소정 시간 가열하는 방법)이어도 된다. 구체적으로는, 고상 중합에는, 일본 특허공보 제2621563호, 일본 특허공보 제3121876호, 일본 특허공보 제3136774호, 일본 특허공보 제3603585호, 일본 특허공보 제3616522호, 일본 특허공보 제3617340호, 일본 특허공보 제3680523호, 일본 특허공보 제3717392호, 일본 특허공보 제4167159호 등에 기재된 방법을 적용할 수 있다.
고상 중합의 온도는, 150~250℃가 바람직하고, 보다 바람직하게는 170~240℃이며, 더 바람직하게는 180~230℃이다. 또, 고상 중합 시간은, 1~50시간이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~40시간이며, 더 바람직하게는 10~30시간이다. 고상 중합은, 진공 중 또는 질소 분위기하에서 행하는 것이 바람직하다.
[마스터 배치 준비 공정]
마스터 배치 준비 공정에서는, 폴리에스터 A, 및 평균 1차 입자경이 0.20~0.40μm이며, 또한 함유량이 40~60질량%인 백색 입자를 포함하는 마스터 배치(이하, "MB"라고 기재하는 경우가 있음)를 준비한다.
(마스터 배치)
본 개시의 백색 폴리에스터 필름의 제조 방법에 있어서 백색 입자를 첨가하는 방법으로서는, 상술한 바와 같이, 마스터 배치법을 이용하는 것이 바람직하다. 마스터 배치법은, 폴리에스터 A와 다량의 백색 입자를 사전에 압출기로 혼련함으로써 마스터 배치(마스터 펠릿이라고 불리는 경우도 있음)를 제조하고, 이어서 마스터 배치와 백색 입자를 함유하지 않거나, 또는 소량의 백색 입자를 포함하는 폴리에스터를, 임의의 비율로 압출기로 혼련하여, 소정량의 백색 입자를 함유시키는 방법이다.
마스터 배치의 원료가 되는 폴리에스터 A는, 필름 중에 분산되는 백색 입자가 응집된 응집 입자의 입자경을 제어하기 위하여, 용융 점도가 비교적 낮고, 말단 카복실기 농도가 높은 것이 바람직하다.
마스터 배치를 제조하는 공정에 있어서는, 폴리에스터 필름의 열분해 및 가수분해가 발생하여, 말단 카복실기 농도의 증가가 발생한다. 이로 인하여, 제조하는 마스터 배치의 말단 카복실기 농도는, 대체로 높아지는 경향이 있다.
마스터 배치의 제조에 이용하는 폴리에스터 A의 극한 점도 IVA는, 0.50~0.80dL/g가 바람직하고, 0.55~0.70dL/g가 보다 바람직하다.
또, 폴리에스터 A의 말단 카복실기 농도는, 10~30당량/톤인 것이 바람직하고, 10~25당량/톤인 것이 보다 바람직하다.
또, 마스터 배치를 제작하는 경우, 폴리에스터 A는 미리 건조에 의하여 수분율을 저감시키는 것이 바람직하다. 건조 조건으로서는, 바람직하게는 100~200℃, 보다 바람직하게는 120~180℃에 있어서, 1시간 이상, 보다 바람직하게는 3시간 이상, 더 바람직하게는 6시간 이상 건조한다. 이로써, 폴리에스터의 수분량을 바람직하게는 100ppm 이하, 보다 바람직하게는 50ppm 이하, 특히 바람직하게는 30ppm 이하가 되도록 충분히 건조한다.
예비 혼합을 행하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 배치에 의한 방법이어도 되고, 단축 혹은 2축 이상의 혼련 압출기에 의하여 예비 혼합을 행해도 된다. 탈기하면서 마스터 배치를 제작하는 경우는, 250℃~300℃, 바람직하게는 270℃~280℃의 온도에서 폴리에스터를 융해하고, 예비 혼련기에 하나, 바람직하게는 2 이상의 탈기구를 마련하여, 0.05MPa 이상, 보다 바람직하게는 0.1MPa 이상의 연속 흡인 탈기를 행하여, 혼합기 내의 감압을 유지하는 방법 등을 채용하는 것이 바람직하다.
마스터 배치에 있어서의 백색 입자의 평균 1차 입자경은 0.20~0.40μm이며, 백색 입자의 함유량은 40~60질량%로 한다.
마스터 배치에 포함되는 백색 입자의 함유량을 40질량% 이상으로 함으로써, 폴리에스터 필름을 제조할 때, 압출 공정에 있어서 응집 입자의 입자경을 바람직한 범위로 제어할 수 있다. 한편, 마스터 배치에 포함되는 백색 입자의 함유량을 60질량% 이하로 함으로써, 마스터 배치를 제조하는 공정에 있어서의 말단 카복실기 농도의 증가폭을 작게 억제하고, 결과적으로 폴리에스터 필름의 말단 카복실기 농도의 증가를 억제하여, 내가수분해성의 저하를 억제할 수 있다.
이러한 관점에서, 마스터 배치에 있어서의 백색 입자의 함유량은 45~55질량%인 것이 바람직하다.
[압출 공정]
압출 공정에서는, 마스터 배치 및 폴리에스터 B를 하나의 압출기에 공급하여, 용융, 혼련을 행하고, 압출기의 스크루의 1분당 회전수 N(min-1), 압출기의 출구로부터 압출되는 용융 수지의 1시간당 압출량 Q(kg/h), 및 압출기의 실린더의 내경 D(mm)가, 하기 식 (III)을 만족하도록 제어하면서 용융 수지를 냉각 롤 상에 용융 압출함으로써 미연신 필름을 형성한다.
3.0×10-6×D2.8<Q/N<9.0×10-6×D2. 8 (III)
예를 들면, 마스터 배치와 폴리에스터 B의 압출기에 대한 공급은, 각각 다른 공급 장치에 의하여 행하고, 마스터 배치와 폴리에스터 B의 공급량은, 폴리에스터 필름의 백색 입자의 함유량이 소정의 값(1.0~5.0질량%)이 되도록 조정한다.
(폴리에스터 B의 공급량)
공급 장치를 이용하여 압출기에 공급하는 폴리에스터 B의 공급량은, 500~5000kg/h로 하는 것이 바람직하다. 폴리에스터 B의 공급량이 500kg/h 이상이면, 상대적으로 큰 직경의 압출기를 사용할 수 있어, 필름 중의 백색 입자의 응집 입자의 입자경을 바람직한 범위로 제어하고, 충분한 근적외 영역의 반사율을 얻을 수 있다. 한편, 폴리에스터 B의 공급량이 5000kg/h 이하이면, 상대적으로 큰 직경의 압출기를 사용할 필요가 없어, 압출기 내부에서의 체류 시간이 너무 길어지지 않아, 폴리에스터의 열분해의 진행에 따른 내가수분해성의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 폴리에스터 B도, 마스터 배치에 이용하는 폴리에스터 A와 마찬가지로, 미리 건조에 의하여 수분율을 저감시키는 것이 바람직하다.
폴리에스터 B의 공급량에는, 단위 시간당 평균 공급량(평균값)에 대하여 ±1.0%~±5.0%의 변동을 부여하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 평균값에 대하여 ±2.0%의 변동을 부여한다란, 폴리에스터 B를 공급 장치에 의하여 압출기에 연속적으로 공급할 때, 폴리에스터 B의 단위 시간당 평균 공급량을 100질량부/h로 설정한 경우, 폴리에스터 B의 공급량을 98~102질량부/h의 범위에서 연속적 또는 단속적으로 변화시키는 것을 의미한다. 폴리에스터 B의 공급량을 변동시킴으로써 폴리에스터 중에 분산되는 백색 입자의 농도가 변동하여, 입자의 응집에 영향을 줄 수 있다. 폴리에스터 B의 공급량의 변동을 평균값에 대하여 ±1.0% 이상으로 하면, 필름 중에서의 백색 입자의 응집 입자의 입자경을 바람직한 범위로 제어하여, 충분한 근적외 영역의 반사율을 얻을 수 있다. 또, 폴리에스터 B의 공급량의 변동이 평균값에 대하여 ±5.0% 이하이면, 백색 입자의 입자경의 편차가 바람직한 범위 내로 억제되어, 충분한 가시광 영역의 반사율이 얻어진다. 이에 더하여, 조대한 응집 입자가 형성되기 어렵고, 응집 입자를 기점으로 하는 파단이 발생하기 어려워, 내가수분해성의 저하가 억제된다.
또한, 압출기에 공급하는 폴리에스터 B의 공급량을 어느 정도 변동시켜도, 기어 펌프에 의하여 용융 수지의 유량을 안정시킴으로써 막두께의 변동은 억제할 수 있다.
마스터 배치의 공급량은, 마스터 배치에 포함되는 백색 입자의 함유량 및 폴리에스터 B의 공급량을 고려하여, 필름 중의 백색 입자의 함유량이 1.0~5.0질량%가 되도록 공급하면 된다.
또한, 압출 공정에서는, 압출기의 스크루의 1분당 회전수 N(min-1), 압출기의 출구로부터 압출되는 용융 수지의 1시간당 압출량 Q(kg/h), 및 압출기 실린더의 내경 D(mm)가, 하기 식 (III)을 만족하도록 제어한다.
3.0×10-6×D2.8<Q/N<9.0×10-6×D2. 8 (III)
여기에서, Q/N은 스크루 1회전당 압출량이며, 이 값을, 압출기의 실린더의 내경 D(mm)의 2.8승에 비례시켜 크게 하는 것이 바람직한 것을 나타낸다. 식 (III)에 나타내는 D2.8의 계수를 3.0×10-6 이상으로 제어함으로써, 말단 카복실기 농도의 상승을 억제할 수 있다. 식 (III)에 나타내는 D2.8의 계수를 9.0×10-6 이하로 제어함으로써, 응집 입자의 입자경을 바람직한 범위로 제어할 수 있다. 이러한 관점에서, 식 (III)에 나타내는 D2.8의 계수는 6.5×10-6~8.5×10-6으로 제어하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 원료의 압출기에 대한 공급량과 압출기로부터의 용융 수지의 압출량은 동일하게 취급될 수 있어, 원료 수지의 압출기에 대한 공급량이 Q(kg/h)일 때, 압출기로부터의 용융 수지의 압출량은 Q(kg/h)라고 생각해도 된다.
[연신 공정]
연신 공정에서는, 미연신 필름을 적어도 일방향으로 연신한다.
미연신 필름에 포함되는 폴리에스터의 유리 전이 온도 Tg에 대하여, 미연신 필름을 Tg~(Tg+60)℃에서 길이 방향(필름의 반송 방향, MD(Machine Direction)이라고도 칭함)으로 1회 혹은 2회 이상 합계한 배율이 3배~6배가 되도록 연신하고, 그 후 Tg~(Tg+60)℃에서 폭 방향(MD에 직교하는 방향(TD; Transverse Direction)이라고도 칭함)으로 배율이 3~5배가 되도록 연신한 2축 연신을 행하는 것이 바람직하다.
또한, 미연신 필름에 포함되는 응집 입자는, 연신에 의하여 연신 방향으로 배향시킬 수 있고, 소량의 백색 입자를 이용하여, 0.40~0.80μm인 응집 입자를 10~20개수% 포함하는 폴리에스터 필름을 제조할 수 있다.
또한, 필요에 따라 180~230℃에서 1~60초간의 열처리를 행해도 된다.
<태양 전지용 백 시트>
본 개시의 백색 폴리에스터 필름은, 내가수분해성, 가시광 영역의 반사율, 및 근적외 영역의 반사율이 우수하기 때문에, 태양 전지용 백 시트의 기재 필름으로서 적합하다. 즉, 본 개시의 태양 전지용 백 시트는, 상술한 본 개시의 백색 폴리에스터 필름을 포함하고 있다.
또한, 본 개시의 태양 전지용 백 시트는, 상술한 본 실시형태의 백색 폴리에스터 필름에, 필요에 따라 1층 또는 2층 이상의 기능층을 적층한 층 구성을 갖고 있어도 된다. 본 실시형태의 백색 폴리에스터 필름에 적층하는 기능층으로서는, 예를 들면 본 실시형태의 백색 폴리에스터 필름의 편면에 밀봉재와의 접착성을 높이기 위한 이접착층(易接着層)을 마련해도 되고, 반대측의 면에 내후성을 향상시키기 위한 내후성층을 마련해도 된다.
기능층의 재질 및 두께는, 요구되는 기능에 따라 적절히 선택하면 된다.
<태양 전지 모듈>
본 개시의 태양 전지 모듈은, 태양 전지 소자와, 태양 전지 소자를 밀봉하는 밀봉재와, 태양 전지 소자의 수광면측에서 밀봉재보다 외측에 배치된 프론트 기판과, 태양 전지 소자의 수광면측과는 반대측에서 밀봉재보다 외측에 배치된 상술한 실시형태의 태양 전지용 백 시트를 포함한다.
즉, 본 개시의 태양 전지 모듈은, 태양광의 광에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양 전지 소자를, 태양광이 입사하는 투명성의 프론트 기판(표면 보호 부재)과 앞서 설명한 본 개시의 태양 전지용 백 시트(이면 보호 부재)의 사이에 배치하고, 프론트 기판과 백 시트의 사이에 배치된 태양 전지 소자를 에틸렌-바이닐아세테이트(EVA) 등의 밀봉재로 밀봉하여 구성된다. 태양 전지 모듈이, 본 개시의 백색 폴리에스터 필름을 포함하는 태양 전지용 백 시트를 구비하고 있으므로, 태양 전지용 백 시트의 가수분해에 의한 박리 및 균열의 발생이 억제되고, 또 태양 전지 소자에 대하여 가시광 영역 및 근적외 영역의 광선을 높은 반사율로 반사하여 발전 효율을 높일 수 있다. 이로 인하여, 본 개시의 태양 전지 모듈은, 옥외에 있어서 장기에 걸쳐 높은 발전 효율을 유지할 수 있다.
태양 전지 모듈, 태양 전지, 및 백 시트 이외의 부재에 대해서는, 예를 들면 "태양광 발전 시스템 구성 재료"(스기모토 에이이치 감수, (주)고교 초사카이, 2008년 발행)에 상세하게 기재되어 있다.
투명성의 프론트 기판은, 태양광이 투과할 수 있는 광투과성을 갖고 있으면 되고, 광을 투과하는 기재로부터 적절히 선택할 수 있다. 발전 효율의 관점에서는, 광의 투과율이 높은 기판일수록 바람직하고, 이와 같은 기판으로서, 예를 들면 유리 기판, 아크릴 수지 등의 투명 수지제 기판 등을 적합하게 이용할 수 있다.
태양 전지 소자로서는, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 어모퍼스 실리콘 등의 실리콘계, 구리-인듐-갈륨-셀레늄, 구리-인듐-셀레늄, 카드뮴-텔루륨, 갈륨-비소 등의 III-V족 또는 II-VI족 화합물 반도체계 등, 각종 공지의 태양 전지 소자를 적용할 수 있다.
본 개시의 백색 폴리에스터 필름은, 태양 전지용 백 시트의 기재 필름으로서 적합하지만, 본 개시의 백색 폴리에스터 필름의 용도는 태양 전지용 백 시트에 한정되지 않고, 옥외에서 장기에 걸쳐 사용되는, 가시광 및 근적외선을 반사하거나 또는 차단하는 필름으로서 이용 가능하다. 구체예로서는, 태양 전지의 보호용 필름 외에, 건재용 필름, 옥외 광고용 필름, 차열 필름 등을 들 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 그 주지를 벗어나지 않는 한, 이하의 실시예에 한정되지 않는다. 또한, 특별히 설명이 없는 한, "부"는 질량 기준이다.
[실시예 1]
<폴리에스터 A의 합성>
-에스터화-
제1 에스터화 반응조에, 고순도 테레프탈산 4.7톤과 에틸렌글라이콜 1.8톤을 90분 동안 혼합하여 슬러리를 형성시켜, 3800kg/h의 유량으로 연속적으로 제1 에스터화 반응조에 공급했다.
또한 시트르산이 Ti 금속에 배위한 시트르산 킬레이트 타이타늄 착체(VERTEC AC-420, 존슨·매티사제)의 에틸렌글라이콜 용액을 연속적으로 공급하여, 반응조 내 온도 250℃, 교반하에서 평균 체류 시간 약 4.3시간으로 반응을 행했다. 이때, 시트르산 킬레이트 타이타늄 착체를, Ti 첨가량이 Ti 원소 환산값으로 9ppm이 되도록 연속적으로 첨가했다. 이때, 얻어진 올리고머의 산가는 600당량/톤이었다.
이 반응물을 제2 에스터화 반응조에 이송하고, 교반하, 반응조 내 온도 250℃에서, 평균 체류 시간 1.2시간으로 반응시켜, 산가가 200당량/톤인 올리고머를 얻었다. 제2 에스터화 반응조는 내부가 3존으로 구획되어 있으며, 제2 존으로부터 아세트산 마그네슘의 에틸렌글라이콜 용액을, Mg 첨가량이 원소 환산값으로 67ppm이 되도록 연속적으로 공급하고, 계속해서 제3 존으로부터, 인산 트라이메틸의 에틸렌글라이콜 용액을, P 첨가량이 원소 환산값으로 65ppm이 되도록 연속적으로 공급했다.
-중축합 반응-
상기에서 얻어진 에스터화 반응 생성물을 연속적으로 제1 중축합 반응조에 공급하여, 교반하, 반응 온도 270℃, 반응조 내 압력 2.67×10-3MPa(20torr)로, 평균 체류 시간 약 1.8시간으로 중축합시켰다.
제1 중축합 반응조를 거친 반응 생성물을 또한, 제2 중축합 반응조에 이송하고, 이 반응조에 있어서 교반하, 반응조 내 온도 276℃, 반응조 내 압력 6.67×10-4MPa(5torr)로 체류 시간 약 1.2시간의 조건으로 반응(중축합)시켰다.
이어서, 제2 중축합 반응조를 거친 반응 생성물을 또한 제3 중축합 반응조에 이송하고, 이 반응조에서는, 반응조 내 온도 278℃, 반응조 내 압력 2.0×10-4MPa(1.5torr)로, 체류 시간 1.5시간의 조건으로 반응(중축합)시켜, 반응 생성물(폴리에틸렌테레프탈레이트; 이하, PET라고 약기함)을 얻었다.
얻어진 PET(반응 생성물)에 대하여, 고분해능형 고주파 유도 결합 플라즈마-질량 분석(H-ICP-MS; SII 나노테크놀로지사제 AttoM)을 이용하여, 이하에 나타내는 바와 같이 원소의 함유량에 대하여 측정을 행했다. 그 결과, Ti=9ppm, Mg=67ppm, P=58ppm이었다. P는 당초의 첨가량에 대하여 약간 감소했지만, 중합 과정에 있어서 휘발되었다고 추정된다.
상기에서 중합한 PET를 펠릿화(직경 3mm, 길이 7mm)했다. 얻어진 수지는, IV=0.60dL/g, 말단 카복실기 농도=25당량/톤이었다.
<폴리에스터 B의 합성>
-에스터화-
제1 에스터화 반응조에, 고순도 테레프탈산 4.7톤과 에틸렌글라이콜 1.8톤을 90분 동안 혼합하여 슬러리를 형성시켜, 3800kg/h의 유량으로 연속적으로 제1 에스터화 반응조에 공급했다. 또한 시트르산이 Ti 금속에 배위한 시트르산 킬레이트 타이타늄 착체(VERTEC AC-420, 존슨·매티사제)의 에틸렌글라이콜 용액을 연속적으로 공급하여, 반응조 내 온도 250℃, 교반하에서 평균 체류 시간 약 4.3시간으로 반응을 행했다. 이때, 시트르산 킬레이트 타이타늄 착체를, Ti 첨가량이 Ti 원소 환산으로 9ppm이 되도록 연속적으로 첨가했다. 이때, 얻어진 올리고머의 산가는 600당량/톤이었다.
이 반응물을 제2 에스터화 반응조에 이송하고, 교반하, 반응조 내 온도 250℃에서, 평균 체류 시간 1.2시간으로 반응시켜, 산가가 200당량/톤인 올리고머를 얻었다. 제2 에스터화 반응조는 내부가 3존으로 구획되어 있으며, 제2 존으로부터 아세트산 마그네슘의 에틸렌글라이콜 용액을, Mg 첨가량이 원소 환산값으로 67ppm이 되도록 연속적으로 공급하고, 계속해서 제3 존으로부터, 인산 트라이메틸의 에틸렌글라이콜 용액을, P 첨가량이 원소 환산값으로 65ppm이 되도록 연속적으로 공급했다.
-중축합 반응-
상기에서 얻어진 에스터화 반응 생성물을 연속적으로 제1 중축합 반응조에 공급하여, 교반하, 반응 온도 270℃, 반응조 내 압력 2.67×10-3MPa(20torr)로, 평균 체류 시간 약 1.8시간으로 중축합시켰다.
제1 중축합 반응조를 거친 반응 생성물을 또한, 제2 중축합 반응조에 이송하고, 이 반응조에 있어서 교반하, 반응조 내 온도 276℃, 반응조 내 압력 6.67×10-4MPa(5torr)로 체류 시간 약 1.2시간의 조건으로 반응(중축합)시켰다.
이어서, 제2 중축합 반응조를 거친 반응 생성물을 또한 제3 중축합 반응조에 이송하고, 이 반응조에서는, 반응조 내 온도 278℃, 반응조 내 압력 2.0×10-4MPa(1.5torr)로, 체류 시간 1.5시간의 조건으로 반응(중축합)시켜, 반응 생성물(폴리에틸렌테레프탈레이트; 이하, PET라고 약기함)을 얻었다.
얻어진 PET(반응 생성물)에 대하여, 고분해능형 고주파 유도 결합 플라즈마-질량 분석(HR-ICP-MS; SII 나노테크놀로지사제 AttoM)을 이용하여, 이하에 나타내는 바와 같이 원소의 함유량에 대하여 측정을 행했다. 그 결과, Ti=9ppm, Mg=67ppm, P=58ppm이었다. P는 당초의 첨가량에 대하여 약간 감소했지만, 중합 과정에 있어서 휘발되었다고 추정된다.
-고상 중합 공정-
상기에서 중합한 PET를 펠릿화(직경 3mm, 길이 7mm)하고, 얻어진 수지 펠릿(IV=0.60dL/g, 말단 카복실기 농도=25당량/톤)을, 이하와 같이 하여 고상 중합을 실시했다.
고상 중합은, 앞서 설명한 에스터화 반응에 의하여 중합한 폴리에스터를 노점 온도 -30℃의 질소에 의하여 140℃에서 7분간 가열하여, 고상 중합 시의 고착을 방지할 목적으로 예비 결정화를 행했다.
다음으로 노점 온도 -30℃의 가열 질소를 이용하여 165℃에서 4시간 건조시켜, 수지 중의 수분율을 50ppm 이하로 했다.
다음으로, 건조시킨 폴리에스터를 205℃로 예비 가열한 후, 207℃에서 25시간 질소 순환시킴으로써 고상 중합을 진행시켰다. 질소 순환 조건으로서는, 가스비(배출되는 수지량에 대한 순환시키는 질소 가스량)를 1.5m3/kg, 공탑 속도 0.08m/초, 에틸렌글라이콜 농도 240ppm, 물 농도 12ppm, 에틸렌글라이콜과 물의 몰 분압비(에틸렌글라이콜의 몰 분압/물의 몰 분압) 20의 질소 가스를 이용함으로써 고상 중합을 진행시켰다.
상기 혼합 가스 조성으로 하기 위하여, 에틸렌글라이콜 스크러버에는 함수율 100ppm의 고순도 에틸렌글라이콜을 이용하여, 스크러버의 온도를 35℃로 했다. 스크러버 내의 압력은, 0.1MPa~0.11MPa의 범위로 했다.
다음으로 반응 공정으로부터 배출되는 수지(500kg/h)를 60℃까지 냉각했다. 얻어진 수지는 IV=0.78dL/g, 말단 카복실기 농도=9당량/톤이었다.
<마스터 배치의 제작>
폴리에스터 A와, 산화 타이타늄 입자(이시하라 산교사제, 상품명: PF-739, 평균 입자경: 0.25μm)를 산화 타이타늄 입자의 함유량이 40~60질량%가 되도록 압출기로 혼련하여, 마스터 배치(마스터 펠릿)를 제작했다.
<압출 제막>
폴리에스터 B와 상기 마스터 펠릿을, 각각 함수율 100ppm 이하로 건조시킨 후, 각각을 다른 공급 장치로부터, 필름의 산화 타이타늄 농도가 3.0질량%가 되는 비율로 압출기에 공급하여, 285℃(압출기 출구에 있어서의 온도)에서 용융 압출했다. 압출기로서는 2개소의 벤트를 구비한 더블 벤트식 동 방향 회전 맞물림형의 2축 압출기를 이용했다.
또한, 폴리에스터 B의 단위 시간당 평균 공급량은 2350kg/h로 설정하고, ±1.2%의 범위에서 공급 속도를 변동시켰다.
또, 압출기의 스크루의 1분당 회전수 N을 150min-1, 압출기의 출구로부터 압출되는 용융 수지의 1시간당 압출량 Q를 2500kg/h로 각각 설정하여, Q/N을 16.7kg·min/h로 제어했다.
압출기 출구로부터 압출된 용융체(멜트)를 기어 펌프, 금속 섬유 필터(구멍 직경 20μm)에 통과시킨 후, 다이로부터 냉각 롤 상에 압출했다. 압출된 멜트는, 정전 인가법을 이용하여 냉각 롤에 밀착시켰다. 냉각 롤은, 중공의 캐스팅 롤을 이용하고, 그 안에 열매(熱媒)로서 물을 통과시켜 온도 조정할 수 있도록 되어 있다.
<연신·권취>
상기 방법으로 냉각 롤 상에 압출하고, 고화시킨 미연신 필름에 대하여, 이하의 방법으로 순차 2축 연신을 실시하여, 305μm의 두께의 필름을 얻었다. 또한, 연신은, 세로 연신을 95℃에서, 가로 연신을 120℃에서, 세로 연신, 가로 연신의 순서로 행했다. 그 후, 210℃에서 12초간 열고정한 후, 205℃에서 가로 방향으로 3% 완화시켰다.
연신 후, 양단을 10cm씩 트리밍하고, 이어서, 양단에 널링 가공을 실시한 후, 직경 30cm의 수지제 권취 코어에 3000m 권취했다. 또한, 필름 폭은 1.5m였다.
-세로 연신-
미연신 필름을 주속이 다른 2쌍의 닙롤의 사이에 통과시켜, 하기 조건으로 세로 방향(반송 방향)으로 연신했다.
·예열 온도: 95℃
·연신 온도: 95℃
·연신 배율: 3.5배
·연신 속도: 300%/초
-가로 연신-
세로 연신한 필름에 대하여, 텐터를 이용하여 하기 조건으로 가로 방향(반송 방향으로 수직인 방향)으로 연신했다.
·예열 온도: 110℃
·연신 온도: 120℃
·연신 배율: 3.9배
·연신 속도: 15%/초
<측정·평가>
상기에서 얻어진 백색 폴리에스터 필름에 대하여, 하기의 측정 및 평가를 행했다.
-백색 입자의 함유량-
필름 중의 백색 입자의 함유량은, 필름 전체의 질량 중에서 차지하는 백색 입자의 질량의 비율을, 백분율로 나타낸 파라미터이며, 구체적으로는 이하의 방법에 의하여 측정했다.
도가니에 필름을 측정 시료로서 3g 취하여, 전기 오븐 내에 있어서 900℃에서 120분간 가열을 행한다. 그 후 전기 오븐 내가 식은 후에 도가니를 꺼내, 도가니 안에 남은 회분의 질량을 측정한다. 이 회분이 즉 백색 입자분이며, 회분의 질량을 측정 시료의 질량으로 나누어, 100을 곱한 값을 백색 입자의 함유량으로 한다.
-말단 카복실기 농도-
필름을 절단하여 얻은 시료 0.1g을 벤질알코올 10ml에 용해 후, 클로로폼을 첨가한 혼합 용액에 페놀 레드 지시약을 적하하여, 이를 기준액(0.01mol/L KOH-벤질알코올 혼합 용액)으로 적정했다. 적하량으로부터 말단 카복실기의 농도[당량/톤]를 산출했다.
-내가수분해성-
얻어진 필름에 대하여, 120℃에서 100%의 습열 조건으로 소정의 시간 처리를 행하고, 그 후 JIS-K7127법에 의하여 파단 신도 측정을 행하여, 하기의 평가 기준에 따라 평가했다.
A: 파단 신도가 미처리 필름의 50%까지 감소되는 시간이 105시간을 초과한다.
B: 파단 신도가 미처리 필름의 50%까지 감소되는 시간이 95시간을 초과하고 105시간 이하이다.
C: 파단 신도가 미처리 필름의 50%까지 감소되는 시간이 85시간을 초과하고 95시간 이하이다.
D: 파단 신도가 미처리 필름의 50%까지 감소되는 시간이 85시간 이하이다.
-극한 점도(IV; 단위: dL/g)-
폴리에스터 필름의 원료로서 이용하는, 폴리에스터 A와 폴리에스터 B를, 1,1,2,2-테트라클로로에테인/페놀(=2/3[질량비]) 혼합 용매에 용해하여, 혼합 용매 중의 25℃에서의 용액 점도로부터, 극한 점도를 구했다.
ηsp/C=[η]+K[η]2·C
여기에서, ηsp=(용액 점도/용매 점도)-1이며, C는, 용매 100ml당 용해 폴리머 질량이고(본 측정에서는 1g/100ml로 함), K는 허긴스 상수(Huggins Constant)(0.343으로 함)이다. 용액 점도 및 용매 점도는, 각각 오스트발트 점도계를 이용하여 측정했다.
-가시광 영역의 반사율-
얻어진 필름 롤에 대하여, 롤 권취 개시를 0%, 권취 완료를 100%로 한 경우에, 0%, 25%, 50%, 75%, 100%의 위치의, 필름 폭 방향 중앙부 및 중앙부로부터 좌우로 50cm의 위치로부터, 10cm×10cm의 필름편을 샘플링했다. 합계 15개의 샘플에 대하여, 니혼 분코 가부시키가이샤제 분광 광도계 V-570과 적분구 ILN-472를 이용하여 측정을 행하여, 400-800nm의 파장에 있어서의 평균 반사율을 구하고, 이 값을 15샘플 평균한 값을 가시광 영역의 반사율로 정의하여, 하기의 평가 기준에 따라 평가했다.
A: 가시광 영역의 반사율이 90%를 초과한다.
B: 가시광 영역의 반사율이 85%를 초과하고 90% 이하이다.
C: 가시광 영역의 반사율이 80%를 초과하고 85% 이하이다.
D: 가시광 영역의 반사율이 80% 이하이다.
C 이상이 합격이다.
-근적외 영역의 반사율-
얻어진 필름 롤에 대하여, 롤 권취 개시를 0%, 권취 완료를 100%로 한 경우에, 0%, 25%, 50%, 75%, 100%의 위치의, 필름 폭 방향 중앙부 및 중앙부로부터 좌우로 50cm의 위치로부터, 10cm×10cm의 필름편을 샘플링했다. 합계 15개의 샘플에 대하여, 니혼 분코 가부시키가이샤제 분광 광도계 V-570과 적분구 ILN-472를 이용하여 측정을 행하여, 800-2000nm의 파장에 있어서의 평균 반사율을 구하고, 이 값을 15샘플 평균한 값을 근적외 영역의 반사율로 정의하여, 하기의 평가 기준에 따라 평가했다.
A: 근적외 영역의 반사율이 75%를 초과한다.
B: 근적외 영역의 반사율이 70%를 초과하고 75% 이하이다.
C: 근적외 영역의 반사율이 65%를 초과하고 70% 이하이다.
D: 근적외 영역의 반사율이 65% 이하이다.
-백색 입자의 필름면 방향의 입자경-
필름 중에 분산된 백색 입자의 입자경의 관찰에는, 주사형 전자 현미경을 이용했다. 샘플의 다른 부위 10개소에 있어서, 필름의 반송 방향(제1 방향)과 평행이며, 또한 필름면에 수직인 할단면과, 필름의 반송 방향과 수직인 방향(제2 방향)이고, 또한 필름면에 수직인 할단면을 관찰하여, 합계 20개소의 관찰상을 얻었다. 관찰은 100~10000배의 적절한 배율로 행하고, 필름의 전체 두께의 폭에 있어서의 백색 입자의 분산 상태를 확인할 수 있도록, 사진을 촬영했다.
얻어진 사진 중에서 랜덤으로 선택한 적어도 200개의 입자에 대하여, 각 입자의 외주를 트레이스하고, 화상 해석 장치로 이들의 트레이스상으로부터 입자의 필름면에 평행한 방향의 길이를 측정하여, 이를 필름면 방향의 입자경이라고 정의했다. 측정을 행한 적어도 200개 이상의 입자수에 대한, 필름면 방향의 입자경이 0.40~0.80μm인 응집 입자의 개수의 비율을, 백분율(개수%)로 나타냈다.
또, 1차 입자로서 존재하는 백색 입자의 1차 입자경도 동일하게 측정하여, 평균 1차 입자경을 구했다.
[실시예 2~8 및 비교예 1~12]
필름 물성 및 제조 조건의 조합을 표 1에 나타내는 바와 같이 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 백색 폴리에스터 필름을 제조했다.
표 1에, 필름의 물성, 제조 조건, 평가를 기재한다. 또한, 각 평가에 있어서, A~C이면 합격으로 했다.
[표 1]
Figure 112017088845678-pct00002
표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예의 백색 폴리에스터 필름은, 내가수분해성, 가시광역의 반사율 및 근적외역의 반사율의 평가가 모두 A~C의 범위에 있어, 내가수분해성과 가시광 영역 및 근적외 영역의 광선 반사율이 양립하고 있는 것을 알 수 있다. 특히, 입자경이 0.40~0.80μm인 응집 입자의 비율이 14~16개수%에 있고, 또한 필름의 두께가 280~500μm의 범위 내에 있는 실시예 1, 3, 4, 8은, 내가수분해성, 가시광역의 반사율 및 근적외역의 반사율의 평가가 모두 B 이상으로, 특히 밸런스가 잡힌 백색 폴리에스터 필름인 것을 알 수 있다.
2015년 3월 31일에 일본에 출원된 특원 2015-074352의 개시는 그 전체가 참조로 본 명세서에 원용된다.
본 명세서에 기재된 모든 문헌, 특허, 특허 출원, 및 기술 규격은, 각각의 문헌, 특허, 특허 출원, 및 기술 규격이 참조로 원용되는 것이 구체적이고 각각에 기록된 경우와 동일한 정도로, 본 명세서 중에 참조로 원용된다.

Claims (17)

  1. 폴리에스터와, 평균 1차 입자경이 0.20~0.40μm인 백색 입자를 포함하고,
    필름 전체 질량에 대한 상기 백색 입자의 함유량이 1.0~5.0질량%이며,
    필름의 두께 방향의 단면을 관찰했을 때에, 상기 필름 내에 분산된 백색 입자의 1차 입자 및 응집 입자의 총 개수 중, 상기 필름의 단면에 있어서 필름의 면방향과 평행한 방향의 입자경이 0.40~0.80μm인 응집 입자의 비율이 10~20개수%이고,
    말단 카복실기 농도가 6~30당량/톤인, 백색 폴리에스터 필름.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 백색 입자는, 평균 1차 입자경이 0.20μm 미만인 백색 입자는 3개수% 이하이고, 평균 1차 입자경이 0.40μm를 초과하는 백색 입자는 2개수% 이하인 백색 폴리에스터 필름.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 백색 입자는, 전체 이산화 타이타늄 입자 중 루틸형 이산화 타이타늄의 양이 50 질량%를 초과하고 있는, 이산화 타이타늄 입자를 포함하는 백색 폴리에스터 필름.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 백색 입자는, 전체 이산화 타이타늄 입자 중 루틸형 이산화 타이타늄의 양이 50 질량%를 초과하고 있는, 이산화 타이타늄 입자를 포함하는 백색 폴리에스터 필름.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리에스터는, 폴리에틸렌테레프탈레이트인 백색 폴리에스터 필름.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 폴리에스터는, 폴리에틸렌테레프탈레이트인 백색 폴리에스터 필름.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    두께가 280~500μm인 백색 폴리에스터 필름.
  8. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 백색 폴리에스터 필름을 제조하는 방법으로서,
    폴리에스터 A의 극한 점도 IVA 및 폴리에스터 B의 극한 점도 IVB가, 하기 식 (I) 및 (II)를 만족하는 상기 폴리에스터 A 및 상기 폴리에스터 B를 이용하고,
    상기 폴리에스터 A와, 평균 1차 입자경이 0.20~0.40μm이며, 또한 함유량이 40~60질량%인 백색 입자를 포함하는 마스터 배치를 준비하는 마스터 배치 준비 공정과,
    상기 마스터 배치 및 상기 폴리에스터 B를 압출기에 공급하고, 압출기의 스크루의 1분당 회전수 N, 압출기의 출구로부터 압출되는 용융 수지의 1시간당 압출량 Q, 압출기의 실린더의 내경 D가, 하기 식 (III)을 만족하도록 제어하면서 용융 수지를 냉각 롤 상에 용융 압출함으로써 미연신 필름을 형성하는 압출 공정과,
    상기 미연신 필름을 적어도 일방향으로 연신하는 연신 공정을 포함하는 백색 폴리에스터 필름의 제조 방법.
    IVA+0.12<IVB (I)
    IVB>0.74 (II)
    3.0×10-6×D2.8<Q/N<9.0×10-6×D2.8 (III)
    N의 단위는 min-1이며, Q의 단위는 kg/h이고, D의 단위는 mm이며, IVA 및 IVB의 단위는 모두 dL/g이다.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 백색 폴리에스터 필름의 두께가 280~500μm인 백색 폴리에스터 필름의 제조 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 압출 공정에 있어서, 상기 마스터 배치와 상기 폴리에스터 B를, 각각 다른 공급 장치로부터 상기 압출기에 공급하고, 상기 폴리에스터 B의 공급량의 단위 시간당 평균 공급량에 대하여 ±1.0%~±5.0%의 변동을 부여하여 상기 폴리에스터 B를 상기 압출기에 공급하는 백색 폴리에스터 필름의 제조 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 압출 공정에 있어서, 상기 마스터 배치와 상기 폴리에스터 B를, 각각 다른 공급 장치로부터 상기 압출기에 공급하고, 상기 폴리에스터 B의 공급량의 단위 시간당 평균 공급량에 대하여 ±1.0%~±5.0%의 변동을 부여하여 상기 폴리에스터 B를 상기 압출기에 공급하는 백색 폴리에스터 필름의 제조 방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 압출 공정에 있어서, 상기 폴리에스터 B를 500~5000kg/h의 공급량으로 상기 압출기에 공급하는 백색 폴리에스터 필름의 제조 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 압출 공정에 있어서, 상기 폴리에스터 B를 500~5000kg/h의 공급량으로 상기 압출기에 공급하는 백색 폴리에스터 필름의 제조 방법.
  14. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 백색 폴리에스터 필름을 포함하는 태양 전지용 백 시트.
  15. 청구항 7에 기재된 백색 폴리에스터 필름을 포함하는 태양 전지용 백 시트.
  16. 태양 전지 소자와,
    상기 태양 전지 소자를 밀봉하는 밀봉재와,
    상기 태양 전지 소자의 수광면측에서 상기 밀봉재보다 외측에 배치된 프론트 기판과,
    상기 태양 전지 소자의 수광면측과는 반대측에서 상기 밀봉재보다 외측에 배치된 청구항 14에 기재된 태양 전지용 백 시트를 포함하는 태양 전지 모듈.
  17. 태양 전지 소자와,
    상기 태양 전지 소자를 밀봉하는 밀봉재와,
    상기 태양 전지 소자의 수광면측에서 상기 밀봉재보다 외측에 배치된 프론트 기판과,
    상기 태양 전지 소자의 수광면측과는 반대측에서 상기 밀봉재보다 외측에 배치된 청구항 15에 기재된 태양 전지용 백 시트를 포함하는 태양 전지 모듈.
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